(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo máy pha trà sữa tự động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.11 MB, 95 trang )
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 máy pha trà sữa tự
động
Người hướng dẫn: TS. VÕ NHƯ THÀNH
Người duyệt: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
Sinh viên thực hiện: TRẦN NGỌC LINH
LÊ NHẬT TRƯỜNG
Số thẻ sinh viên : 101150214
101150235
Lớp: 15CDT2
Đà Nẵng, 12/2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thơng tin chung:
1. Họ và tên sinh viên:
Trần Ngọc Linh
Lê Nhật Trường
Số thẻ SV: 101150214
Số thẻ SV: 101150235
2. Lớp: 15CDT2.
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động.
4. Giáo viên hướng dẫn: 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: (điểm tối đa là 2đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
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 1đ)
………………………………………………………………………………………..
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
tháng
năm 2019
Người hướng dẫn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ
NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thông tin chung:
Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Linh
Số thẻ SV: 101150214
Lê Nhật Trường
Số thẻ SV: 101150235
Lớp: 15CDT2
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động.
Người phản biện: ..………………………….………… Học hàm/ học vị: ………….
Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
TT
1
1a
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
Điểm
tối đa đánh giá
80
15
thực tiễn.
1b
Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến
thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu.
Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ,
chương trình, mơ hình,…).
50
Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng
dụng trong vấn đề nghiên cứu;
1c
Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài
15
ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu;
Có kỹ năng làm việc nhóm;
2
2a
Kỹ năng viết:
Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc
tích
Điểm
20
15
2b
3
Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định
dạng
5
Tổng điểm đánh giá theo thang 100:
Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)
Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………………………………………..
………………………………………………………………………………………...
Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: …………………………………
………………………………………………………………………………………...
Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ
Đà Nẵng, ngày
☐ Không được bảo vệ
tháng
năm 2019
Người phản biện
TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động.
Sinh viên thực hiện: Trần Ngọc Linh
Số thẻ SV: 101150214
Lê Nhật Trường
Số thẻ SV: 101150235
Lớp: 15CDT2
Giáo viên hướng dẫn: TS. Võ Như Thành.
Giáo viên duyệt:
TS. Đặng Phước Vinh
Đề tài đề cập đến quá trình thiết kế và chế tạo máy pha trà sữa tự động. Đề tài gồm 3
phần chính: Thiết kế, chế tạo các cơ cấu cơ khí; Thiết kế, gia cơng phần mạch điều khiển
và lập trình chương trình điều khiển; Thiết kế và lập trình giao diện người dùng. Máy
pha trà sữa tự động có thể pha chế được nhiều loại trà sữa khác nhau. Giao diện giao
tiếp người dùng xử lý yêu cầu của khách hàng và gửi về bộ xử lý trung tâm. Hệ thống
sau khi hồn thành có thể chạy được ở 2 chế độ cơ bản là chế độ cài đặt (dành cho chủ
quán) và chế độ bán hàng (dành cho khách hàng).
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.
Họ tên sinh viên: Trần Ngọc Linh
Số thẻ sinh viên: 101150214
Lớp:15CDT2
Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử
Khoa:Cơ khí
Họ tên sinh viên: Lê Nhật Trường
Số thẻ sinh viên: 101150235
Lớp:15CDT2
Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử
Khoa:Cơ khí
Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo máy pha trà sữa 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:
• Yêu cầu của khách hàng về nguyên vật liệu của một ly trà sữa
• Kích thước tổng thể của mơ hình
• Các vật liệu: Sắt hộp vng 20x20x1mm, nhơm định hình, inox, nhựa
mika, nhựa PLA.
4.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
• Chương 1: Tổng quan máy pha trà sữa tự động
• Chương 2: Thiết kế cơ khí
• Chương 3: Thiết kế giao diện điều khiển
• Chương 4: Thiết kế khối điều khiển
• Chương 5: Đánh giá đề tài và hướng phát triển
5.
Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
• Bản vẽ tổng thể hệ thống (1A0).
• Bản vẽ sơ đồ động (1A0).
• Bản vẽ lắp các cơ cấu (3A0)
• Bản vẽ chi tiết các bộ phận (3A0).
• Bản vẽ lưu đồ thuật tốn lập trình (1A0).
• Bản vẽ sơ đồ mạch điện (1A0).
6.
Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS. Võ Như Thành
7.
Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 5/9/2019
8.
Ngày hoàn thành đồ án: 19/12/2019
Đà Nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2019
Trưởng Bộ môn
Người hướng dẫn
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, các ngành
công nghiệp ngày càng địi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cao. Nhu cầu của nhà sản
xuất cũng như nhà tiêu dùng là tăng không ngừng. Đây là cơ hội và cũng là thách thức
cho ngành cơ điện tử, với việc ứng dụng các thành tựu nhân loại để phục vụ nhu cầu xã
hội.
Các loại máy móc đã và đang trở thành công cụ lao động thông minh, từng bước
thay thế con người trong hoạt động sản xuất. Nhờ đó mà năng suất và chất lượng lao
động ngày càng được cải thiện và tiệm cận sự hoàn hảo. Trong học phần này, chúng em
thực hiện đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động. Với mục tiêu tạo ra một
sản phẩm hoạt động linh hoạt và có khả năng ứng dụng thực tế mang lại hiệu quả kinh
tế cao. Các nhiệm vụ cần thực hiện trong đề tài này bao gồm:
• Xác định phương án thiết kế.
• Nghiên cứu và điều khiển các cơ cấu.
• Xử lý giao diện điều khiển đáp ứng đầy đủ các nhu cầu của khách hàng
Để đề tài này đạt kết quả tốt đẹp, chúng em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của
nhiều cơ quan, cá nhân, gia đình. Với tình cảm sâu sắc cho phép chúng em được bày tỏ
lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các cá nhân và cơ quan đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng
em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Trước hết chúng em gửi tới các thầy Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Đại
học Đà Nẵng lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự quan
tâm, chỉ dạy và truyền đạt kiến thức để chúng em hoàn thành đề tài này.
Đặc biệt chúng em gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo – TS. Võ Như
Thành đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn hoàn thành tốt đề tài này trong thời gian qua.
Không thể không nhắc tới sự hỗ trợ truyền đạt kinh nghiệm của các bạn trong tập thể
lớp 15CDT.
Tuy nhiên do kiến thức và kinh nghiệm cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi
những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thơng 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.
i
Đà Nẵng, ngày 18 tháng 12 năm 2019
Người thực hiện đề tài:
Trần Ngọc Linh
Lê Nhật Trường
ii
CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực
và chưa hề được sử dụng để bảo vệ đồ án hoặc học vị nào khác. Mọi sự giúp đỡ cho
việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong đồ án đã được
chỉ rõ nguồn gốc và được phép công bố.
Sinh viên thực hiện
Trần Ngọc Linh
Lê Nhật Trường
iii
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn
i
Lời cam đoan liêm chính học thuật
ii
Mục lục
iii
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ
v
Danh sách các cụm từ viết tắt
vii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MÁY PHA CHẾ TRÀ SỮA TỰ ĐỘNG ................... 1
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2. Yêu cầu đề tài................................................................................................... 2
1.3. Một số máy pha chế tự động và bán tự động có sẵn trên thị trường .................. 2
1.4. Giới thiệu về máy pha trà sữa tự động .............................................................. 3
1.5. Nội dụng nghiên cứu: ....................................................................................... 4
1.6. Nội dung báo cáo: ............................................................................................ 5
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ .......................................................................... 6
1.7. Yêu cầu của hệ thống ....................................................................................... 6
1.8. Cơ cấu cấp đá ................................................................................................... 6
1.8.1. Yêu cầu cơ cấu cấp đá ....................................................................................... 6
1.8.2. Các phương án thiết kế cơ cấu cấp đá ............................................................... 6
1.8.3. Thiết kế cơ cấu cấp đá ....................................................................................... 8
1.9. Cơ cấu cấp thạch. ........................................................................................... 15
1.9.1. Yêu cầu cơ cấu cấp thạch. ............................................................................... 15
iv
1.9.2. Các phương án thiết kế cơ cấu cấp thạch. ........................................................ 15
1.9.3. Thiết kế cơ cấu cấp thạch. ............................................................................... 19
1.10. Hệ thống bơm và định lượng chất lỏng. ........................................................ 23
1.11. Cơ cấu cấp ly................................................................................................ 24
1.11.1. Yêu cầu cơ cấu cấp ly: .................................................................................. 24
1.11.2. Các phương án thiết kế cơ cấu cấp ly ............................................................ 24
1.11.3. Thiết kế cơ cấu cấp ly ................................................................................... 26
1.12. Cơ cấu đẩy ly ............................................................................................... 26
1.13. Thiết kế khung và hệ thống máng dẫn liệu.................................................... 27
1.14. Tổng quan về hệ thống ................................................................................. 27
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN ......................................... 29
1.15. Tổng quan về lập trình hướng đối tượng và lập trình giao diện ..................... 29
1.16. Raspberry Pi ................................................................................................. 29
1.17. Thiết lập môi trường thiết kế ........................................................................ 33
1.18. Định dạng dữ liệu Json ................................................................................. 33
1.19. Qt Frame work ............................................................................................. 34
1.20. Thiết kế giao diện GUI ................................................................................. 35
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU KHIỂN ................................................... 38
1.21. Sơ đồ khối khối điều khiển ........................................................................... 38
1.22. Các thành phần cơ bản ................................................................................. 38
1.22.1. Arduino Mega 2560 R3................................................................................. 38
1.22.2. Loadcell ........................................................................................................ 40
1.22.3. Module ADC HX711 .................................................................................... 43
1.22.4. Động cơ bước ............................................................................................... 45
1.22.5. Module Driver Động cơ bước DRV A8825. .................................................. 46
1.22.6. Cảm biến lưu lượng YF-S401 ....................................................................... 48
1.22.7. Máy bơm mini áp lực 12V 12W 2L............................................................... 49
1.22.8. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK.................................................... 50
v
1.23. Sơ đồ mạch điện ........................................................................................... 51
1.24. Lưu đồ thuật toán ......................................................................................... 53
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................... 57
1.25. Kết quả đạt được .......................................................................................... 57
1.26. Hạn chế còn tồn tại ....................................................................................... 57
1.27. Hướng phát triển đề tài ................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 59
PHỤ LỤC 1 ............................................................................................................. 60
PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................. 73
vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Xếp hàng mua trà sữa tại Phúc Long ........................................................ 1
Hình 1.2 Máy bán nước tự động ............................................................................. 1
Hình 1.3 Máy pha cafe Casadio Dieci A2 ............................................................... 2
Hình 1.4 Máy pha café SAECO M50 ..................................................................... 2
Hình 1.5 Máy ủ lạnh trà sữa ................................................................................... 3
Hình 1.6 Máy bán café tự động của VUFOOD ....................................................... 3
Hình 1.7 Hình ảnh thực tế máy pha trà sữa tự động ................................................ 4
Hình 2.1 Mơ hình thực tế phương án 1 ................................................................... 7
Hình 2.2 Máy làm đá ELIP100 ............................................................................... 8
Hình 2.3 Thiết kế thùng đá trên phần mềm Solidwork. ........................................... 9
Hình 2.4Thiết kế chi tiết thùng đá........................................................................... 9
Hình 2.5 Bộ truyền xích. ...................................................................................... 11
Hình 2.6 Bộ truyền bánh răng............................................................................... 12
Hình 2.7 Bộ truyền đai răng ................................................................................. 13
Hình 2.8 Bộ truyền đai răng được lựa chọn. ......................................................... 14
Hình 2.9 Hình ảnh tay gắp mềm ........................................................................... 16
Hình 2.10 Cơ cấu cấp thạch sử dụng 2 mâm. ........................................................ 17
Hình 2.11 Thiết kế cơ cấu đẩy thạch trên phần mềm Solidwork ........................... 18
Hình 2.12 Thiết kế chi tiết thùng chứa thạch ........................................................ 19
Hình 2.13 Thùng thạch ......................................................................................... 20
Hình 2.14 Cơ cấu tay quay con trượt. ................................................................... 21
Hình 2.15 Thiết kế chi tiết cơ cấu cấp thạch ......................................................... 21
Hình 2.16 Thiết kế chi tiết cơ cấu định lượng thạch .............................................. 22
Hình 2.17 Bơm áp suất mini 12v .......................................................................... 23
Hình 2.18 Sơ đồ nối ống....................................................................................... 23
Hình 2.19 Cánh tay robot . ................................................................................... 25
Hình 2.20 Cơ cấu cấp ly. ...................................................................................... 25
Hình 2.21 Tay tách ly ........................................................................................... 26
Hình 2.22 Thiết kế chi tiết tay tách ly ................................................................... 26
Hình 2.23 Cơ cấu đẩy ly ....................................................................................... 27
Hình 3.1 Máy tính nhúng Raspberry Pi................................................................. 30
vii
Hình 3.2 Các chân GPIO thực tế .......................................................................... 31
Hình 3.3 Kiểm tra phiên bản của các gói ứng dụng cần thiết ................................ 33
Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn giao diện điều khiển .................................................. 36
Hình 3.5 Giao diện đăng nhập máy vào hệ thống .................................................. 37
Hình 3.6 Giao diện order trà sữa ........................................................................... 37
Hình 4.1 Sơ đồ khối khối điều khiển .................................................................... 38
Hình 4.2 Arduino Mega2560 R3 .......................................................................... 39
Hình 4.3 Cấu tạo của Loadcell.............................................................................. 41
Hình 4.4 Cầu điện trở Wheatstone ........................................................................ 41
Hình 4.5 Loadcell chữ Z ....................................................................................... 42
Hình 4.6 Loadcell thanh. ...................................................................................... 42
Hình 4.7 Cảm biến Loadcell YZC – 133 1Kg được sử dụng trong đồ án .............. 43
Hình 4.8 Module HX711 ...................................................................................... 44
Hình 4.9 Sơ đồ mạch module HX711 ................................................................... 44
Hình 4.10 Sơ đồ khối IC HX711 .......................................................................... 45
Hình 4.11 Động cơ bước Nema 17 ....................................................................... 46
Hình 4.12 Module driver động cơ bước A8825 .................................................... 47
Hình 4.13 Cảm biến lưu lượng YF-S401 .............................................................. 48
Hình 4.14 Nguyên lý hoạt động cảm biến Hall ..................................................... 49
Hình 4.15 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK .......................................... 51
Hình 4.16 Sơ đồ nối dây cảm biến ........................................................................ 51
Hình 4.17 Khối vi điều khiển ............................................................................... 52
Hình 4.18 Khối điều khiển bơm ........................................................................... 52
Hình 4.19 Khối driver điều khiển động cơ bước ................................................... 53
Hình 4.20 Lưu đồ thuật tốn tồn hệ thống ........................................................... 54
Hình 4.21 Lưu đồ thuật toán trên vi điều khiển ..................................................... 56
viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của Arduino Mega ................................................... 39
Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật Loadcell 1Kg ........................................................... 43
Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật module HX711 ........................................................ 45
Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật động cơ bước ........................................................... 46
Bảng 4.5 Bảng vi bước DRV A8825 ................................................................... 48
Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của driver DRV A8825 ............................................ 48
Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật cảm biến YF-S401 ................................................... 49
Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật của Bơm áp lực ....................................................... 50
Bảng 4.9 Thông số kỹ thuật của cảm biến E18-D80NK ....................................... 51
ix
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MÁY PHA CHẾ TRÀ SỮA TỰ ĐỘNG
1.1. Đặt vấn đề
Trong thời gian hiện nay, trà sữa đã trở thành thức uống hàng ngày trong giới trẻ.
Không chỉ thơm ngon, có tác dụng giải khát mà một ly trà sữa đúng chuẩn có thể cũng
cấp thêm năng lượng cho ngày dài. Thật khơng khó để chúng ta có thể nhìn thấy cảnh
các bạn trẻ xếp hàng dài chỉ để đợi mua trà sữa cho mình và người thân. Bởi vậy, thị
trường trà sữa hiện nay rất tiềm năng và được đầu tư rất mạnh mẽ.
Để có thể mang đến cho người tiêu dùng một ly trà sữa thơm ngon, mát lạnh và bổ
dưỡng thì phải cần sự cẩn thận, tỉ mỉ từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, nấu trà, làm thạch
đến cả khâu phối hợp các nguyên liệu. Lẽ đương nhiên sẽ tốn khá nhiều công sức và
luôn tiềm ấn mỗi nguy hại mất vệ sinh. Kết hợp với ý tưởng máy bán nước tự động đã
có sẵn trên thị trường, chúng em cùng thầy hướng dẫn đã mang đến ý tưởng đề tài “Máy
pha trà sữa tự động” để mang đến thị trường một giải pháp hiệu quả hơn.
Hình 0.1 Xếp hàng mua trà sữa tại Phúc Long
Hình 0.2 Máy bán nước tự động
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
1
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
1.2. Yêu cầu đề tài
Mục tiêu của đề tài là sản xuất được một chiếc máy có khả năng phối hợp các nguyên
liệu có sẵn như đường, đá, thạch, trà, si rơ,… theo một tỉ lệ nhất định và hồn toàn tự
động. Dựa trên những nhu cầu thực tế, một máy pha trà sữa tự động hoàn chỉnh cần đáp
ứng được các yêu cầu như sau:
-
Các cơ cấu cơ khí có tiếp xúc với nguyên liệu pha chế cần đảm bảo an toàn về
sức khỏe cho người tiêu dùng về lâu dài.
-
Đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
-
Bảo quản được nguyên liệu tránh khói bụi cũng như nhiệt độ từ môi trường.
-
Đảm báo đáp ứng được nhiều loại thạch và có khả năng nấp cấp sau này.
-
Thời gian hồn thành một ly trà sữa dưới một phút.
-
Có giao diện thông minh cho người sử dụng.
-
Sử dụng ly giấy thân thiện với môi trường.
1.3. Một số máy pha chế tự động và bán tự động có sẵn trên thị trường
Hình 0.3 Máy pha cafe Casadio Dieci A2
Hình 0.4 Máy pha café SAECO M50
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
2
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
Hình 0.5 Máy ủ lạnh trà sữa
Hình 0.6 Máy bán café tự động của VUFOOD
1.4. Giới thiệu về máy pha trà sữa tự động
Máy pha trà sữa trự động là hệ thơng cơ – điện tử, có giao diện người dùng thân thiện
giúp cho việc pha chế và bán ra trà sữa một cách dễ dàng tiết kiệm nhất.
Máy có các ngăn chứa nguyên liệu được làm lạnh để bảo quản với điều kiện tốt nhất
có thể. Tránh được các tác nhân khói bụi từ mơi trường giúp cho ngun liêu luôn được
tươi mới nhất để tạo ra được ly trà sữa khơng những thơm ngon mà cịn đảm bảo sức
khỏe cho người tiêu dùng.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
3
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
Máy được thiết kế theo kiểu module có thể thay đổi thêm bớt để phù hợp nhất với
nhu cầu của người sử dụng, ví dụ có thể thêm 2 3 loại thạch bằng cách thêm cơ cấu cấp
thạch cũng như giảm bớt loại si rô bằng cách cắt giảm bơm…
Máy có kích thước nhỏ gọn, phù hợp để đặt những nơi cơng cộng.
Hình 0.7 Hình ảnh thực tế máy pha trà sữa tự động
1.5. Nội dụng nghiên cứu:
Mục tiêu của đề tài là thiết kế và chế tạo được một máy pha trà sữa hồn chỉnh, trong
q trình nghiên cứu và thi cơng đề tài, nhóm sẽ thực hiện những nội dung sau:
+ Thiết kế khung của máy
+ Thiết kế từng cơ cấu và chạy thử nghiệm
+ Tìm hiểu về Raspberry Pi, hệ điều hành Linux.
+ Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C++ và Qt Frameworks.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
4
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
+ Xây dựng sơ đồ khối và lưu đồ thuật toán.
+ Đánh giá kết quả thực hiện
1.6. Nội dung báo cáo:
Đồ án tốt nghiệp “Máy pha trà sữa tự động” được trình bày trong 5 chương với bố
cục như sau:
+ Chương 1: Tổng quan về máy pha trà sữa tự động.
Chương này trình bày về vấn đề, thực tại và lý do chọn đề tài cùng với bố cục của
đồ án.
+ Chương 2: Thiết kế cơ khí.
Phân tích ưu nhược điểm của các phương án thiết kế, từ đó mơ phỏng thiết kế tối
ưu nhất trên phần mềm Solidwork và chế tạo dựa trên những thiết kế đó.
+ Chương 3: Thiết kế giao diện điều khiển.
Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C++/Qt Framework và thiết kế lưu đồ thuật toán
của giao diện điều khiển. Kết quả của chương này là một giao diện đặt món được chạy
trực tiếp trên máy tính nhúng Raspberry Pi.
+ Chương 4: Thiết kế khối điều khiển.
Tìm hiểu về các thành phần, linh kiện của máy, đồng thời lựa chọn phương án điều
khiển tối ưu nhất đối với các thiết kế cơ khí đã chọn.
+ Chương 5: Đánh giá đề tài và hướng phát triển.
Đánh giá kết quả của đề tài, nêu ra những tính năng, ưu điểm của đề tài. Ngoài ra
lên kế hoạch cải tiến có những khuyết điểm trong tương lai
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
5
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1. Yêu cầu của hệ thống
Máy bán trà sữa tự động được thiết kế đáp ứng được những yêu cầu sau:
•
•
•
•
Tốc độ pha chế một ly đạt 45s/ly
Kích thước tổng thể của máy 1m x 1,5m x 1,5m
Thùng đá có khả năng giữ lạnh.
Bảo quản các nguyên liệu pha chế khỏi bụi bẩn và nhiệt độ cao.
2.2. Cơ cấu cấp đá
2.2.1. Yêu cầu cơ cấu cấp đá
Yêu cầu đặt ra ở cơ cấu cấp đá bao gồm: phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm;
ngăn chặn được các tác nhân như: khói, bụi, ơ nhiễm từ khơng khí,… ; bảo quản lạnh
cho đá lâu nhất có thể, tốc độ cấp đá đạt 2Kg/s.
2.2.2. Các phương án thiết kế cơ cấu cấp đá
a. Phương án 1:
- Cơ cấu cấp đá sử dụng thùng nhựa hình trụ tròn Ø320mm, cấp và định lượng đá bằng
mâm như hình (mơ hình đã được chế tạo và thử nghiệm).
Ưu điểm
Hạn chế
- Sử dụng vật liệu dễ tìm kiếm, dễ chế
- Định lượng có độ chính xác khơng
tạo
- Dễ dang điều khiển cơ cấu chấp hành.
cao.
- Sử dụng máng để đưa đá vào thùng
nên khó trong việc che đậy kín.
- Đá cứng dễ bị làm kẹt cơ cấu.
- Khó khăn trong việc lau chùi vệ sinh.
- Hình dạng gây khó khăn trong việc gá
đặt làm khung máy to hơn.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
6
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
Hình 2.1 Mơ hình thực tế phương án 1
b. Phương án 2:
-
Sử dụng máy làm đá có sẵn trên thị trường.
Ưu điểm
- Làm đá nhanh.
- Đá làm ra có độ tinh khiết bởi
chúng ta có thể giám sát nguồn nước
đầu vào.
- Thiết kế tinh tế sắc xảo.
- Có thể bảo quản đá làm ra trong
thời gian dài.
- Chế độ bảo hành cùng ưu đãi của
nhà sản xuất.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
Hạn chế
- Giá thành đắt đỏ (khoảng trên
30.000.000 vnđ/1 máy).
- Khối lượng máy lớn khó khăn
trong việc di chuyển cơ động.
- Cần nguồn điện ổn định mới có
thể bảo quản được đá.
- Khó khăn trong việc thiết kế cơ
cấu tự động.
GVHD: TS. Võ Như Thành
7
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
Hình 2.2 Máy làm đá ELIP100
c. Phương án 3:
- Sử dụng thùng đá bằng Inox 304 để bảo quản đá và cấp đá tự động bằng vít me tải.
Hạn chế
Ưu điểm
- Inox 304 khơng rỉ đảm bảo an tồn vì - Vật liệu Inox 304 được sản xuất và
trong thành phần hóa học khơng có chứa bán ra theo dạng tấm lớn nên sinh
độc tố đã được bộ y tế cơng nhận có thể viên khó có thể mua về tự gia công.
sử dụng trong việc bảo quản thực phẩm. - Để hàn được inox 304 cần sử dụng
- Giá thành inox vừa phải.
phương pháp hàn TIG/MIG gây khó
- Độ bền cao bởi tính chống ăn mịn, khăn trong việc chế tạo mơ hình.
ln sáng bóng bền dẹp.
- Phơi dạng tấm nên có thể uốn theo
hình dáng thiết kế sẵn, dễ dàng gá đặt lên
khung máy.
Từ những ưu điểm và hạn chế trên thì chúng em lựa chọn phương án 3 sử dụng
thùng đá Inox 304 để bảo quản đá và cấp đá bằng vít tải liệu tải.
2.2.3. Thiết kế cơ cấu cấp đá
Từ những yêu cầu chung và kinh nghiệm để lại từ đồ án Hệ thống Cơ điên tử chúng
em đưa ra hình dạng cơ cấu cấp đá như hình:
- Phần hình hộp chữ nhật phía trên là phần để chứa đá, có thể thiết kế 2 lớp Inox để
cách nhiệt và đá sẽ được bảo quản lâu hơn nhưng trong phạm vi đồ án chúng em làm
bằng nhựa mika chủ yếu để mô tả cách thức cơ cấu hoạt động.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
8
Thiết kế và chế tạo Máy pha trà sữa tự động
- Khối tam giác với đáy là ống Inox Ø90mm là nơi chứa vít tải liệu tải liệu. Cũng như
phần thiết kế thùng chứa đá thì chúng em đã dùng 1 lớp Inox 304.
Hình 2.3 Thiết kế thùng đá trên phần mềm Solidwork.
400.00
100.00
300.00
2.00
R45.00
Hình 2.4Thiết kế chi tiết thùng đá.
a. Thiết kế vít tải liệu.
- Yêu cầu:
+ Vật liệu chế tạo dễ tìm kiếm nhưng vẫn đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm vì
tiếp xúc trực tiếp với đá.
+ Chịu được nhiệt độ môi trường.
SVTH: Trần Ngọc Linh, Lê Nhật Trường
GVHD: TS. Võ Như Thành
9
