Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói
kẹo mè xửng tự động

Người hướng dẫn: ThS. TRẦN QUANG KHẢI
Người duyệt: TS. VÕ NHƯ THÀNH
Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN SƠN
NGUYỄN THÀNH DUY
Số thẻ sinh viên
: 101150226
101150204
Lớp: 15CDT2

Đà Nẵng, 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập –tự do – hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I. Thông tin chung:
1.Họ và tên sinh viên :

Phan Văn Sơn
15CDT2 MSSV: 101150226
Nguyễn Thành Duy 15CDT2 MSSV: 101150204
2.Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động
3. Người hướng dẫn : Trần Quang Khải
Học hàm / học vị: Thạc Sĩ
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1.Về tính cấp thiết, tính mới và khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2.Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án : ( điểm tối đa là 4đ)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3.Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp : ( điểm tối đa là 2đ)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp
hoặc nhà trường: (điểm tối đa là 1đ)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
5.Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
III. Tinh thần , thái độ làm việc của sinh viên:(điểm tối đa 2đ)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
IV. Đánh giá :

1.Điểm đánh giá:…...../10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)
2. Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ
☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019
Người hướng dẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập –tự do – hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung
1. Họ và tên sinh viên : Phan Văn Sơn
15CDT2 MSSV: 101150226
Nguyễn Thành Duy 15CDT2 MSSV: 101150204
2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động
3. Người phản biện : Võ Như Thành
Học hàm / học vị: Tiến sĩ
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp
hoặc nhà trường:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
TT
1

1a

1b

Các tiêu chí đánh giá
Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải
quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao
- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần
mới so với các ĐATN trước đây).
- Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; có thể ứng dụng
thực tiễn.
- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến
thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên

Điểm
tối đa
70

10

50

Điểm
đánh giá


1c

2
2a
2b
3

cứu.
- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ,
chương trình, mơ hình,…).
- Có kỹ năng vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng
trong vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính tốn
bằng phần mềm);
- Có kỹ năng sử dụng tài liệu tiếng nước ngoài liên quan
vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo);
- Có kỹ năng làm việc nhóm (đánh giá đối với đề tài do
nhóm SV thực hiện);
Kỹ năng viết
Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích
Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định dạng
Tổng điểm đánh giá theo thang 100:

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

10

30
20
10

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ........................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ
☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019
Người phản biện


TĨM TẮT

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG GĨI KẸO MÈ
XỬNG TỰ ĐỘNG
Sinh viên thực hiện:

Phan Văn Sơn

Nguyễn Thành Duy
Tóm tắt đồ án tốt nghiệp

15CDT2

MSSV: 101150226

15CDT2

MSSV: 101150204

1.Nhu cầu thực tế của đề tài
Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nhằm
giảm bớt sức lực và thời gian lao động của con người. Ngày càng có nhiều các loại
máy móc hiện đại thay thế rất nhiều cơng đoạn của công nhân trong các nhà máy sản
xuất. Kẹo mè xửng là một đặc sản của xứ Huế thơ mộng, loại kẹo này đang rất được
mọi người ưa chuộng. Tuy nhiên với việc sản xuất nhỏ lẻ của người dân dẫn đến sản
lượng kẹo sản xuất ra năng suất không cao và chất lượng sản phẩm không đồng đều.
Đồng thời không áp dụng được các loại máy móc tự động hóa trong quá trình sản xuất.
Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ
Điện Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kĩ thuật nói chung. Để thiết kế hồn
chỉnh một cơ cấu, một cụm chi tiết máy hay một máy thì địi hỏi sinh viên phải có hiểu
biết và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử. Đây là điều kiện
thuận lợi cho chúng em để được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế.
Nắm bắt được những nhu cầu thực tế của xã hội , nhóm em đã lên kế hoạch thiết
kế và chế tạo mơ hình máy đóng gói kẹo mè xửng tự động nhằm tăng năng suất và
nâng cao việc tự động hóa trong q trình sản xuất sản phẩm.
2. Nội dung thực hiện
- Số trang thuyết minh: 71 trang.
- Số bản vẽ: 7 bản A0.
- Mơ hình: Một mơ hình gói kẹo mè xửng tự động.
3. Kết quả

- Thiết kế được hệ thống đóng gói kẹo mè xửng hồn chỉnh.
- Hệ thống hoạt động chính xác và ổn định.
- Dễ dàng vận hành và sử dụng.
- Chi phí chế tạo mơ hình tối ưu nhất có thể.


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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập –tự do – hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ và tên sinh viên

Số thẻ SV

Lớp

Ngành

1

Phan Văn Sơn

101150226

15CDT2

Kĩ thuật cơ điện tử

2

Nguyễn Thành Duy

101150204

15CDT2

Kĩ thuật cơ điện tử

1. Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG GĨI KẸO MÈ XỬNG TỰ
ĐỘNG
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Tham khảo từ mơ hình thực tế
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT
Họ và tên sinh viên
Nội dung
1

Phan Văn Sơn

2

Nguyễn Thành Duy

Tìm hiểu và lựa chọn các loại cơ cấu phù hợp, các
phương án thiết kế tối ưu và lắp ráp hoàn thiện mơ hình
đồ án.

b. Phần riêng
TT

Họ và tên sinh viên

Nội dung
Thiết kế mạch điện tử, lên phương án lựa chọn linh kiện,
1
Phan Văn Sơn
gia cơng mạch điện tử, lập trình các module, drive và
hồn thiện thuyết minh.
Thiết kế mơ hình cơ khí, lên phương án lựa chọn phương
2
Nguyễn Thành Duy
án gia cơng chi tiết tối ưu và lập trình điều khiển toàn bộ
hệ thống.
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
a. Phần chung:
TT

Họ và tên sinh viên

1

Phan Văn Sơn

2

Nguyễn Thành Duy

b. Phần riêng

Nội dung
- Bản vẽ cụm chi tiết

1A0


TT

Họ và tên sinh viên

1

Phan Văn Sơn

- Bản vẽ sơ đồ mạch điện
- Bản vẽ sơ đồ động học
- Bản vẽ tổng thể máy

1A0
1A0
1A0

2

Nguyễn Thành Duy

- Bản vẽ lưu đồ thuật tốn
- Bản vẽ chi tiết khn

2A0
1A0

Nội dung

6. Họ và tên người hướng dẫn : ThS.Trần Quang Khải
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

……../……./201…..

8. Ngày hoàn thành đồ án:

……../……./201…..

Trưởng Bộ môn…………………….

Đà Nẵng , ngày 19 tháng 12 năm 2019
Người hướng dẫn


LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay với sự đột phá về cơng nghệ làm cho cuộc sống chúng ta trở nên tiện
lợi sử dụng được sử dụng các dụng cụ, máy móc hiện đại. Đối với các nước phát triển

công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, những công việc
thường được giúp đỡ bởi những máy móc hiện đại. Máy gói kẹo tự động đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng
cũng khơng kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển.
Đối với nước ta máy này còn khá mới. Chưa được áp dụng rộng rãi, nhưng trong
tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới. Nước ta sẽ ngày càng phát
triển. Đất nước phát triển, đời sống vật chất nâng cao. Máy gói kẹo sẽ giúp đỡ nhiều
trong cơng việc của những người làm kẹo, giúp tăng suất, giảm giá thành, tiết kiệm
thời gian và đặc biệt là giúp đỡ người làm kẹo ít tốn cơng sức hơn trong việc làm
kẹo.
Với nhu cầu khách du lịch càng ngày càng phát triển và nhu cầu sử dụng các
món ăn truyền thống các nhiều. Chúng em hy vọng công nghệ này càng ngày được
phát triển.Với những mong muốn được đề ra, chúng em quyết định chọn đề tài tốt
nghiệp “Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động” làm đề tài
nghiên cứu.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy Trần Quang Khải để
chúng em hoàn thành được đề tài này.

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Phan Văn Sơn
Nguyễn Thành Duy

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung và các thầy cơ giáo
trong khoa Cơ khí, bộ mơn Cơ điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho

em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Quang Khải,
thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình làm Đồ án tốt
nghiệp. Trong thời gian chúng em làm việc với thầy, chúng em khơng ngừng tiếp thu
thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên
cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá
trình học tập và cơng tác sau này.
Đề tài được hồn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cơ
cũng như bạn bè. Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và
thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn ln ở bên cạnh trong những hồn
cảnh khó khăn nhất.
Qua đây chúng em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp q báu của
thầy cơ trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để chúng em rút được nhưng bài học và kinh
nghiệm trước khi bước vào môi trường làm việc của kĩ sư trong công ty, nhà máy.
Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, q thầy cơ cùng bạn bè nhiều sức khoẻ
và thành công trong mọi công việc. Xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng ,ngày 19 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Phan Văn Sơn
Nguyễn Thành Duy

ii


LỜI CAM ĐOAN
Kính gửi : - Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng
- Khoa Cơ Khí
Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án
hay cơng trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã
được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và

được phép công bố.
Sinh viên thực hiện

iii


MỤC LỤC
TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .................................................................................viii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GÓI KẸO MÈ
XỬNG TỰ ĐỘNG ..................................................................................................... 2
1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của việc sản xuất kẹo mè xửng ở nước ta
hiện nay … ............................................................................................................. 2
1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong trong sản xuất thủ công .......................... 2
1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong việc gói kẹo mè xửng tự động ................ 2
1.1.3 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế .......................................................... 3
1.1.4 Yêu cầu đặt ra và ý tưởng thiết kế ................................................................ 4
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 4
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 4
1.2.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 5
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY ........................... 6
2.1 Thiết kế yêu cầu khung chính của hệ thống .................................................... 6
2.2 Tính tốn và thiết kế bộ phận vận chuyển kẹo ............................................... 8

2.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế băng tải cho bộ phận vận chuyển kẹo .............. 8
2.2.2 Lựa chọn phương án truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo .................. 10
2.2.3 Lựa chọn động cơ truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo ...................... 12
2.3 Số liệu ban đầu và tính toán theo các phương án lựa chọn .......................... 14
2.3.1 Số liệu ban đầu ........................................................................................... 14
2.3.2 Tính tốn băng tải kẹo ............................................................................... 14

iv


2.4 Thiết kế cơ cấu cấp bao ni lông tự động ........................................................ 16
2.5 Thiết kế khn gói kẹo ................................................................................... 17
2.6 Thiết kế cơ cấu dán kẹo tự động .................................................................... 18
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .......................................... 20
3.1 Các phương án điều khiển.............................................................................. 20
3.1.1 Phương án sử dụng Vi điều khiển ............................................................... 20
3.1.2 Phương án sử dụng bộ điều khiển khả lập trình PLC .................................. 21
3.1.3 Lựa chọn phương án ................................................................................... 21
3.1.4 Giới thiệu về board mạch Arduino Mega 2560 ........................................... 22
3.2 Một số linh kiện liên quan .............................................................................. 25
3.2.1 Van đảo chiều điện từ 5 cửa hai vị trí ......................................................... 25
3.2.2 Xy lanh khí nén .......................................................................................... 25
3.2.3 Module Drive điều khiển động cơ bước TB6560 ........................................ 26
3.2.4 Module hạ áp LM2596 ............................................................................... 28
3.2.5 Nguồn tổ ong .............................................................................................. 29
3.2.6 Module điều khiển tốc độ động cơ 12-40V 10A ......................................... 30
3.2.7 Module tăng áp 150W ................................................................................ 31
3.2.8 Cảm biến vật cản hồng ngoại ...................................................................... 32
3.2.9 Cơng tắc hành trình .................................................................................... 33
3.2.10 Nút dừng khẩn cấp.................................................................................... 33

3.2.11 Giới thiệu module điều khiển động cơ bước TB6600 ................................ 34
3.2.12 Giới thiệu Aptomat ................................................................................... 35
3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống và lưu đồ thuật toán............................... 35
3.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống.............................................................. 35
3.2.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống................................................................... 37
3.4 Sơ đồ mạch điện của toàn bộ hệ thống .......................................................... 39
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ........................................... 44
4.1 Cấu tạo mơ hình.............................................................................................. 44
4.1.1 Thiết kế mơ hình 3D trên phần mềm Inventor............................................. 44
4.1.2 Mơ hình sau khi chế tạo hồn thiện............................................................. 45
4.2 Q trình thi cơng mơ hình ............................................................................ 45

v


4.2.1 Các cơ cấu cơ khí ....................................................................................... 45
4.2.2 Các mạch điện tử ........................................................................................ 46
4.2.3 Tủ điện điều khiển ...................................................................................... 47
4.3 Kết quả đạt được từ mơ hình ......................................................................... 48
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN THÊM CỦA ĐỀ TÀI ........
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 50
5.2 Phương hướng phát triển thêm của đề tài ..................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 51
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 52

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Các chi tiết của bản vẽ tổng thể máy ............................................................. 6

Bảng 2.2 Các chi tiết trong sơ đồ động học của hệ thống ............................................. 8
Bảng 2.3 Các chi tiết của cơ cấu cấp bao ni lông tự động ........................................... 17
Bảng 2.4 Các chi tiết của cơ cấu dán kẹo ................................................................... 19
Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật của module giảm áp LM2596 ......................................... 28
Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật của module điều khiển tốc động cơ DC........................... 31
Bảng 3.3 Bảng thông số kĩ thuật của module tăng áp 150W ...................................... 32
Bảng 3.4 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến hồng ngoại ........................................ 33
Bảng 3.5 Bảng thông số kĩ thuật của module TB6600 ............................................... 34

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sản xuất kẹo mè xửng thủ cơng ..................................................................... 3
Hình 1.2 Những chiếc kẹo mè xửng được đóng gói hồn chỉnh ................................... 4
Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể của hệ thống......................................................................... 6
Hình 2.2 Sơ đồ động học của hệ thống ......................................................................... 7
Hình 2.3 Băng tải cao su .............................................................................................. 8
Hình 2.4 Băng tải xích ................................................................................................. 9
Hình 2.5 Băng tải con lăn ............................................................................................ 9
Hình 2.6 Hình ảnh thực tế bộ truyền đai..................................................................... 10
Hình 2.7 Bộ truyền xích trong xe máy ....................................................................... 11
Hình 2.8 Động cơ điện một chiều ............................................................................. 12
Hình 2.9 Động cơ bước.............................................................................................. 13
Hình 2.10 Hình ảnh thực tế của cuộn ni lơng ............................................................. 16
Hình 2.11 Thiết kế 3D của cụm cơ cấu cấp bao tự động............................................. 17
Hình 2.12 Thiết kế 3D của các khn gói kẹo ............................................................ 18
Hình 2.13 Đầu gia nhiệt máy in 3D............................................................................ 18
Hình 2.14 Mơ hình 3D của cơ cấu dán kẹo tự động.................................................... 19
Hình 3.1 Vi điều khiển 16F877A ............................................................................... 20

Hình 3.2 Board mạch tích hợp Arduino Uno R3 ........................................................ 20
Hình 3.3 PLC s7-1200 của hãng Simens .................................................................... 21
Hình 3.4 Hình ảnh thực tế board mạch Arduino Mega 2560 ...................................... 23
Hình 3.5 Các khối trên board Arduino Mega 2560 ..................................................... 23
Hình 3.6 Mạch nguyên lý của board Arduino Mega 2560 .......................................... 24
Hình 3.7 Van điện từ khí nén AIRTAC ...................................................................... 25
Hình 3.8 Xy lanh khí nén tác động hai chiều .............................................................. 26
Hình 3.9 Cấu tạo bên trong xy lanh khí nén ............................................................... 26
Hình 3.10 Board mạch drive TB6560 ........................................................................ 27
Hình 3.11 Module LM2596 ....................................................................................... 28
Hình 3.12 Nguồn tổ ong............................................................................................. 29
Hình 3.13 Cấu tạo nguồn tổ ong................................................................................. 30

viii


Hình 3.14 Module điều khiển tốc độ động cơ............................................................. 31
Hình 3.15 Module tăng áp150W ................................................................................ 31
Hình 3.16 Cảm biến vật cản hồng ngoại..................................................................... 32
Hình 3.17 Cơng tắc hành trình ................................................................................... 33
Hình 3.18 Nút nhấn khẩn cấp..................................................................................... 34
Hình 3.19 Module điều khiển động cơ bước Tb6600 ................................................. 34
Hình 3.20 Aptomat .................................................................................................... 35
Hình 3.21 Lưu đồ thuật tốn của hệ thống.................................................................. 38
Hình 4.1 Thiết kế mơ hình 3D trên phần mềm Inventor ............................................. 44
Hình 4.2 Mơ hình hồn thiện của hệ thống................................................................. 45
Hình 4.3 Một số cơ cấu cơ khí của hệ thống .............................................................. 46
Hình 4.4 Thiết kế mạch nguyên lý trên phần mềm Altium Designed.......................... 46
Hình 4.5 Thiết kế mạch layout trên phần mềm Altium Designed ............................... 47
Hình 4.6 Mạch mở rộng cho board Arduino Mega 2560 ............................................ 47

Hình 4.7 Các mạch điện tử đã thiết kế và gia công ..................................................... 47
Hình 4.8 Tủ điều khiển .............................................................................................. 48
Hình 4.9 Hình ảnh đấu nối dây thực tế ....................................................................... 48
Hình 4.10 Sản phẩm kẹo sau khi đã được đóng gói .................................................... 49

ix


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

LỜI MỞ ĐẦU
1. Mục đích thực hiện đề tài:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kuỹ thuật, con người đã áp dụng các
thành tựu của khoa học công nghệ vào đời sống và sản xuất. Đặc biệt việc ứng dụng
máy móc vào chế biến thực phẩm, bánh kẹo để thay thế việc làm thủ công bằng tay
như trước kia ngày càng nhiều. Việc áp dụng máy móc trong q trình chế biến bánh
kẹo giúp tiết kiệm thời gian, nhân công, cũng như có thể sản xuất với số lượng lớn và
đồng thời đảm bảo vệ sinh về an toàn thực phẩm.
Nhóm chúng em có tìm hiểu và thấy rằng các gia đình làm kẹo mè xửng truyền
thống thường gói kẹo thủ công bằng tay, điều này khiến năng suất cũng như chất
lượng gói kẹo khơng cao. Mặc dù kèo mè xửng là loại kẹo truyền thống rất được ưa
chuộng trong nước và nhu cầu tiêu thụ đang ngày càng cao tuy nhiên việc sản xuất vẫn
chưa thực sự tương xứng. Chính vì vậy nên nhóm chúng em quyết định thực hiện đề
tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động”, với mong muốn
giúp người làm kẹo giảm được sức người, thời gian cũng như đảm bảo được vệ sinh an
toàn thực phẩm.
2. Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Trong đề tài này nhóm đồ án đã tìm hiểu, phân tích và chọn lựa các cơ cấu, linh
kiện điện tử phù hợp để đưa ra phương án tốt nhất. Từ đó tính tốn các thơng số cần
thiết cho hệ thống rồi tiến hành thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng

tự động để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất, giảm giá thành sản phẩm. Đối tượng
nghiên cứu trong đề tài là kẹo mè xửng mà nhóm quyết định nghiên cứu để áp dụng
vào hệ thống.
Phương pháp nghiên cứu của nhóm là tìm hiểu nhu cầu thực tế, các số liệu cần
thiết của hệ thống, các cơng nghệ có thể áp dụng vào hệ thống để đem lại hiệu quả tốt
nhất rồi mới tiến hành tính tốn, thiết kế và chế tạo mơ hình
3. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp
Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp của chúng em bao gồm các phần:
- Thuyết minh của đồ án.
- Bản vẽ của hệ thống.
- Mơ hình máy gói kẹo mè xửng tự động.
- Slide thuyết trình.

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 1


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

CHƯƠNG 1 . GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GÓI KẸO MÈ
XỬNG TỰ ĐỘNG
1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của việc sản xuất kẹo mè xửng ở nước ta hiện
nay
1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong sản xuất thủ cơng
Tự động hóa là một q trình cho phép giảm sức lao động của con người, giảm
giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất lao động. Trong thời buổi kinh tế thị trường
như hiện nay, khách hàng dĩ nhiên có xu hướng chọn mua sản phẩm giá cả tốt nhất
trong số rất nhiều sản phẩm tương tự với cùng mục đích cơng việc và chất lượng tương
đương.

Chính vì lẽ đó mà nhà sản xuất ln tìm mọi phương pháp để giảm giá thành sản
phẩm và đó là cơ sở cho ngành tự động hoá ra đời. Thực tế chỉ ra rằng lao động của
con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng đặc biệt là
các loại máy móc tự động. Qúa trình tự động hóa đã làm cho việc sản xuất và quản lý
trở nên đơn giản hơn, bởi vì nó khơng những làm thay đổi điều kiện làm việc của công
nhân mà cịn có thể giảm số lượng cơng nhân đến mức tối đa. Ngồi ra, tự động hóa
có thể thay con người ở những nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại,…
Với tầm quan trọng như thế nên tự động hóa được các quốc gia trên thế giới
quan tâm bởi đó khơng những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh tế
thị trường hiện nay, việc cạnh tranh các sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn địi
hỏi khơng những về chất lượng mà còn về giá thành sản phẩm. Nước ta là một nước
đang phát triển và đang chú trọng vào việc hiện đại hóa nền nơng nghiệp nên việc ứng
dụng các sản phẩm tự động hóa là rất cần thiết cho việc phát triển của nền nơng
nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung.
1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong việc gói kẹo mè xửng tự động
Việc sản xuất và đóng gói kẹo mè xửng ở nước ta hiện nay chủ yếu sử dụng
những dụng cụ đơn giản, chủ yếu là sản xuất thủ công nên sẽ tốn chi phí nhân cơng,
sản phẩm kẹo làm ra sẽ cho năng suất thấp, chất lượng không đồng đều.

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 2


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

Hình 1.1 Sản xuất kẹo mè xửng thủ công
Hiện nay người ta đã đưa máy móc vào quy trình sản xuất rất nhiều nhưng đối
với nghề làm thủ cơng địi hỏi sự khéo léo và tỉ mỉ của người thợ thì đây là vấn đề nan
giải và ln ln tìm kiếm giải pháp. Máy gói kẹo mè xửng tự động thực sự chưa thể

thay thế hồn tồn con người nhưng nó sẽ giảm bớt phần nào sức lao động của người
dân để tạo ra những chiếc kẹo mè xửng thơm ngon được tiêu thụ trong nước cũng như
xuất khẩu ra thị trường thế giới. Với sự cần thiết nêu trên thì chúng ta hy vọng sẽ có
nhiều cải tiến của máy gói kẹo mè xửng này để nó ngày một hồn thiện hơn và đem
lại lợi ích thiết thực cho con người.
1.1.3 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế
Nắm bắt những khó khăn của người dân trong việc sản xuất kẹo mè xửng thì
nhóm chúng em đã dành thời gian nghiên cứu, tìm tịi qua mạng để hiểu hơn về những
cơng đoạn sản xuất kẹo để từ đó thiết kế và chế tạo mơ hình một chiếc máy đóng gói
kẹo mè xửng tự động với mong muốn là:
- Giữ nguyên giá trị của kẹo mè xửng có được từ trước đến nay, đồng thời
giảm sức lao động và đưa tự động hóa vào q trình sản xuất.
- Giá thành của máy sẽ thấp nhất có thể nhưng hoạt động ổn định, dễ vận
hành, bảo trì bảo dưỡng để những hộ sản xuất nhỏ lẻ có điều kiện mua về sử dụng.
- Góp một phần cơng sức vào sự phát triển trong việc nghiên cứu, giải quyết
các khó khăn trong ngành nghề thủ công nước ta.
- Đưa những kiến thức, kĩ năng được học vào việc giải quyết một vấn đề cụ
thể đồng thời rằng luyện các kỹ năng nghiên cứu, làm việc.

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 3


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

1.1.4 Yêu cầu đặt ra và ý tưởng thiết kế

Hình 1.2 Những chiếc kẹo mè xửng được đóng gói hồn chỉnh
Một chiếc kẹo mè xửng đóng gói hồn chỉnh được mơ tả như hình trên bao gồm

bao ni lơng kích thước 130x130 mm và kẹo có kích thước 38x38x13 mm. Kẹo sau khi
được sản xuất sẽ được vào thùng chứa và sẽ được cấp lên băng tải để di chuyển tới vị
trí gói kẹo. Bao ni lông được cấp một cách tự động thông qua hệ thống các trục dẫn
hướng và trục ép cùng với cơ cấu cắt bao. Sau đó cơ cấu xy lanh khí nén sẽ đẩy kẹo
vào khn cùng với bao ni lơng, sau khi gói định hình xong thì sẽ đi qua bộ phận gia
nhiệt để bao ni lông dính lại và được sản phẩm kẹo mè xửng thành phẩm như hình
trên. Yêu cầu của máy thiết ra là phải gói được kẹo mè xửng theo kích thước như trên.
Đồng thời phải đạt được độ ổn định, tính thẩm mĩ, dễ sửa chữa, bảo trì, điều khiển trực
quan và đơn giản và quan trọng nhất là đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Ngoài ra
giá thành của máy phải tối thiểu nhất để có thể tiếp cận được nhiều người tiêu dùng.
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm các module, khối chức năng... làm sao
để chúng hoạt động thống nhất, đồng bộ trên một mô hình. Bao gồm các đối tượng
chính sau:
- Board mạch điều khiển Arduino Mega 2560 và phần mềm lập trình Arduino
IDE.
- Hệ truyền động cơ khí.
- Thiết kế 3D trên phần mềm Inventor và chế tạo mơ hình.
- Động cơ bước, động cơ dc.
- Xilanh khí nén, các van khí nén,..
Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 4


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

- Driver điều khiển động cơ,..
- Các loại module chức năng,...

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu các chức năng cơ bản và có tính ứng dụng cao
của các module chức năng.
Phần cứng:
Nghiên cứu thiết kế khung máy, các cơ cấu chính. Áp dụng cơng nghệ in 3D và
gia cơng cơ khí để có những chi tiết chính xác.
Lắp ráp lại toàn bộ phần cứng cho máy sao cho máy hoạt động ổn định, đúng với
yêu cầu.
Phần mềm:
Sử dụng phần mềm Arduino Ide để viết chương trình, phần mềm Invetor để thiết
kế mơ hình 3D, phần mềm Proteus để mơ phỏng mạch điện tử và phần mềm Altium
Designer để thiết kế mạch điện tử.

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 5


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY
2.1 Thiết kế yêu cầu khung chính của hệ thống
Kích thước của hệ thống 850x260x640 mm (dài x rộng x cao). Hệ truyền động
đơn giản, dễ sửa chữa và thay thế.

Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể của hệ thống
STT
Chú thích
1
Khung máy

2
Đường dẫn kẹo ra
3
Tủ điều khiển
4
Kẹo mè xửng
5
Băng tải
6
Khn
7
Bộ phận cắt bao
8
Xy lanh khí nén
9
Bộ phận cấp bao
10
Cuộn ni lơng
11
Động cơ bước
12
Bộ truyền vít me đai ốc
13
Lò xo nén
Bảng 2.1 Các chi tiết của bản vẽ tổng thể máy
Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 6

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

Tồn bộ khung được làm bằng nhơm định hình để đạt tính thẩm mĩ cũng như an
toàn vệ sinh thực phẩm. Việc sử dụng nhơm định hình nên giúp giảm trọng lượng của
tồn bộ hệ thống từ đó dễ vận chuyển hay thay đổi vị trí đặt máy.
• Ngun tắc hoạt động chính của hệ thống
Đầu tiên kẹo sẽ được vận chuyển theo băng tải tới vị trí cần thiết đồng thời bao
ni lông sẽ được cấp thông qua hệ thống trục dẫn hướng cố định và trục ép được truyền
động nhờ động cơ bước. Tiếp đó, cơ cấu cắt bằng dao sẽ cắt đứt bao ni lơng để đạt
theo kích thước u cầu. Kẹo sẽ được cơ cấu xy lanh khí nén đẩy tới vị trí phía dưới
bao ni lơng đã được cắt, đồng thời cơ cấu xy lanh khí nén khác sẽ đẩy tồn bộ vào các
khn. Sau khi qua 2 khn thì việc đóng gói kẹo cơ bản đã được định hình. Sau khi
hồn tất cơng đoạn gói kẹo thì kẹo sẽ được đẩy qua hệ thống gia nhiệt dán kẹo bằng bộ
truyền vít me đai ốc để dán kẹo lại thành sản phẩm hồn chỉnh.

Hình 2.2 Sơ đồ động học của hệ thống

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 7


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

STT
1
2
3
4
5

6
7
8

Chú thích
Băng tải
Bộ truyền đai
Động cơ điện một chiều
Trục vít me
Đai ốc
Trục dẫn hướng
Nối trục
Động cơ bước size 42

Bảng 2.2 Các chi tiết trong sơ đồ động học của hệ thống
2.2 Tính tốn và thiết kế bộ phận vận chuyển kẹo
2.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế băng tải cho bộ phận vận chuyển kẹo
Có rất nhiều phương án thiết kế cho bộ phận vận chuyển nhưng phổ biến nhất là
các phương án sau:
• Băng tải cao su
Hệ thống băng tải sử dụng tấm phẳng chế tạo mơ hình từ cao su được nâng đỡ
bằng những con lăn để di chuyển các sản phẩm theo chiều chuyển động của băng tải.

Hình 2.3 Băng tải cao su
+ Ưu điểm:
- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, chi phí sản xuất thấp.
- Vận chuyển được các sản phẩm có kích thước khác nhau.
- Làm việc khơng ồn, năng suất cao.
- Chế tạo mơ hình dễ dàng.
+ Nhược điểm:

- Không thể vận chuyển theo đường cong, sản phẩm dễ bị sai lệch hướng di
chuyển.

Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 8


Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

• Băng tải xích
Hệ thống băng tải sử dụng các thanh đỡ được lắp trên các dây xích dẫn để chứa
đựng và vận chuyển các sản phấm.

Hình 2.4 Băng tải xích
+ Ưu điểm:
- Tách đơn chiếc từng quả, dễ dàng cho kiểm tra và phân loại.
- Sản phẩm khô ráo.
+ Nhược điểm:
- Thiết kế chế tạo mơ hình phức tạp, tải trọng nâng chuyển thấp.
- Khơng thích hợp cho những vật liệu nhỏ, số lượng lớn.
• Băng tải con lăn
Hệ thống băng tải sử dụng các cụm con lăn được truyền động bằng xích để nâng
đỡ và vận chuyển các sản phẩm.

Hình 2.5 Băng tải con lăn
+ Ưu điểm:
- Có thể vận chuyển theo đường cong.
Sinh viên thực hiện : Phan Văn Sơn – Nguyễn Thành Duy

Hướng dẫn : ThS. Trần Quang Khải 9