Nghiên cứu cải tiến gia công chế tạo và lắp ráp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát cđt59

LỜI MỞ ĐẦU
Thế kỉ XXI-Thời đại của khoa học công nghệ, những phát triển vượt bậc của
khoa học công nghệ. Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu giải phóng sức lao động
của con người là một tất yếu. Các thiết bị cơng nghệ điều khiển tự động hóa áp dụng
vào thực tế cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của con người ngày phổ biến. Chính vì
thế mà em đã chọn đề tài “Nghiên cứu cải tiến, gia công, chế tạo và lắp ráp hệ
thống điều khiển cho máy rửa bát CĐT59”.
Mục tiêu nghiên cứu chính trong đề tài này là thiết kế hệ thống điều khiển
cho máy rửa bát tự động. Đề tài tập trung vào nghiên cứu hệ thống điều khiển cho
máy rửa bát, để thực hiện được đề tài, em sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp
lí thuyết kết hợp với thực nghiệm khoa học.
Đề tài của em chia làm 2 phần chính sau:
Phần 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Phần 2: Nội dung khóa luận
Chương 1: Khái quát chung về máy rửa bát
Chương 2: Nâng cấp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát
Chương 3: Gia công , chế tạo
Chương 4: Lắp ráp , vận hành và chạy thử
Trong suốt thời gian làm đề tài được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong
bộ mơn Kỹ thuật điện và Tự động hóa và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chi tiết
của thầy giáo TS.Hoàng Sơn đã giúp em hoàn thành bản khóa luận này. Mặc dù đã
rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên khóa luận của em
khơng thể tránh những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô, để
em hồn thiện tốt khóa luận tốt nghiệp này.
Hà nội, ngày 7 tháng 05 năm 2019.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Lợi

i

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Chữ ký, họ tên)

ii


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản iện)

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
GIẢNG VIÊN HẢN I N
(Chữ ký, họ tên)

iii


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. i
NHẬN XÉT ............................................................................................................... ii
NHẬN XÉT .............................................................................................................. iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
PHẦN I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..............................................1
1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước liên quan tới đề tài khóa luận ............................1
2. Tình hình nghiên cứu trong nước liên quan tới đề tài khóa luận.............................2
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài và nhiệm vụ ...........................................................2
4. Nội dung nghiên cứu................................................................................................2
5. Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................................2
6. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................2
PHẦN 2 NỘI DUNG KHÓA LUẬN .........................................................................3
Chương 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY RỬA BÁT ..........................................3
1.1. Khái niệm chung về điều khiển .............................................................................3
1.2. Các bộ phận của hệ thống điều khiển máy rửa bát CĐT59 ..................................4
1.3. Nguyên lý hoạt dộng của máy rửa bát CĐT60 .....................................................7
1.4. Thực trạng của máy rửa bát CĐT59 .....................................................................9

1.4.1. dây nhiệt trong máy rửa bát CĐT59 .................................................................9
1.4.2. Thực trạng của bơm ..........................................................................................9
1.4.3. Thực trạng hệ thống sấy trong máy rửa bát CĐT59 .......................................10
Chương 2. NÂNG CẤP MỘT SỐ BỘ PHẬN CHO MÁY RỬA BÁT ...................11
2.1. Sơ lược về máy rửa bát CĐT60 ..........................................................................11
2.2. Yêu cầu của bài toán lắp đặt các chi tiết cho máy rửa bát đã nâng cấp (CĐT 60)
...............................................................................................................................11
2.3. Tính tốn chọn bộ phận đun nhiệt cho máy rửa bát ............................................11

iv


2.4. Lựa chọn bơm .....................................................................................................12
2.5. Nâng cấp hệ thống sấy khô bát đĩa. ....................................................................13
2.6. Nghiên cứu nâng cấp hệ thống khử trùng cho máy CĐT60 ..............................14
Chương 3. GIA CÔNG, CHẾ TẠO CHI TIẾT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY
RỬA BÁT CĐT60 ....................................................................................................16
3.1. Tính tốn chọn van điện từ..................................................................................16
3.2. Tính tốn chọn cảm biến lưu lượng nước ...........................................................17
3.3. Chọn công tắc phao nước ....................................................................................18
3.4. Lập trình điều khiển trên arduino ........................................................................18
3.5. Gia công chế tạo tấm đỡ bảng điện .....................................................................21
3.5.1. Chọn phôi ........................................................................................................21
3.5.2. Thứ tự các nguyên công , cách gá đặt chi tiết trên tấm đỡ bảng điện .............21
3.6. Gia công chế tạo thanh đỡ bơm ..........................................................................24
3.6.1. Chọn phôi ........................................................................................................24
3.6.2. Thứ tự các nguyên công trên 2 thanh đỡ. ........................................................25
3.7. Gia công chế tạo bảng điều khiển .......................................................................26
3.7.1. Chọn phôi ........................................................................................................26
3.7.2. Xác định nguyên công trên bảng điều khiển máy rửa bát K60CĐT ...............26

Chương 4. LẮP RÁP, VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM ............................................28
4.1. Lắp ráp các bộ phận của hệ thống điều khiển .....................................................28
4.2.Sơ đồ đấu điện cho máy rửa bát CĐT59 ..............................................................30
4.3.Lưu đồ thuật toán .................................................................................................31
4.4.Thử nghiệm hệ thống điều khiển .........................................................................32
4.6. Đánh giá kết quả..................................................................................................34
4.6.1. Hệ thống bơm nước .........................................................................................34
4.6.1.1. Áp suất .........................................................................................................34
4.6.1.2. Lưu lượng .....................................................................................................35
4.6.2. Nhiệt độ nước ..................................................................................................35
v


4.6.3. Đèn UV và hệ thống sấy khô ..........................................................................35
KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .........................................................................................36
1. Kết luận ..................................................................................................................36
2. Hạn chế ..................................................................................................................36
3. Kiến nghị................................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO1

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Hình ảnh mâm nhiệt được sử dụng trong máy rửa bát CĐT59...................9
Hình 2.2. Hình ảnh thực tế của bơm trong máy rửa bát CĐT59...............................10
Hình 2.3. Hình ảnh dây mai so thực tế của máy CĐT60 ..........................................12
Hình 2.4. Hình ảnh của bơm dùng trong máy rửa bát CĐT60..................................13
Hình 2.5. Hình ảnh của hiện tượng đối lưu trong máy rửa bát CĐT60 ....................13
Hình 2.6. Cánh quạt và động cơ dùng trong máy rửa bátCĐT60 .............................14

Hình 2.7. Hình ảnh thực tế của đèn UV trong máy rửa bát CĐT60 .........................15
Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo và hình ảnh của van điện từ ................................................16
Hình 3.2. Hình ảnh thực tế cấu tạo của cảm biến lưu lượng nước............................17
Hình 3.3. Hình ảnh thực tế cơng tắc phao nước ........................................................18
Hình 3.4. Hình ảnh và kích thước của tấm alu ..........................................................21
Hình 3.5. Khóa 2 mặt và kẹp phôi trên tấm đỡ bảng điện ........................................22
Hình 3.6. Hình ảnh kích thước lỗ khoan ...................................................................22
Hình 3.7. Vị trí cụm lỗ số 1, 2 trên tấm đỡ bảng điện..............................................23
Hình 3.8. Vị trí và kích thước của cụm lỗ số 3 .........................................................23
Hình 3.9. Kích thước lỗ khoan cụm lỗ số 3 .............................................................24
Hình 3.10. Hình ảnh thực tế của tấm đỡ bảng điện..................................................24
Hình 3.11. Hình ảnh thanh sắp hộp ...........................................................................25
Hình 3.12. Khóa 2 mặt, định tâm lỗ trên 2 thanh đỡ.................................................25
Hình 3.13. Khoan tâm lỗ của 2 cặp lỗ .......................................................................25
Hình 3.14. Vị trí cụm 5 và cụm 6 trên 2 thanh đỡ ....................................................26
Hình 3.15. Vị trí cụm 7 và cụm 8 để lắp đặt bơm .....................................................26
Hình 4.4. Hình ảnh bát đĩa trước khi rửa ..................................................................32
Hình 4.5. Hình ảnh xếp bát đĩa vào máy ...................................................................33
Hình 4.6. Các nút điều khiển .....................................................................................33
Hình 4.7. Bát đĩa sau khi rửa xong............................................................................34

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thông số của Arduino Uno...................................................................4
Bảng 1.2. Các thông số của bơm.................................................................................9
Bảng 2.1. Các thông số của bơm được tính trong phần cơ khí .................................12
Bảng 4.1. Các chi tiết của hệ thống điều khiển máy rửa bát CĐT60 ........................28
Bảng 4.2. Thời gian thử nghiệm hệ thống điều khiển ...............................................34

Bảng 4.3. Đánh giá về áp suất của bơm ....................................................................34
Bảng 4.5. Đánh giá về lưu lượng ..............................................................................35
Bảng 4.4. Đánh giá về nhiệt độ .................................................................................35
Bảng 4.5. Đánh gí về đèn UV và hệ thống sấy khô ..................................................35

viii


PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước liên quan tới đề tài khóa luận
Các báo cáo đầu tiên của một thiết bị máy rửa bát cơ khí là một bằng sáng
chế trong năm 1850 do Joel Houghton người Mỹ sáng chế. Ban đầu loại máy rửa
bát này là loại chạy bằng sức cơ học (thiết bị cầm tay được hỗ trợ tốt) chưa sử
dụng điện năng. Thiết bị được làm bằng gỗ và được làm quay bằng tay trong khi
nước phun lên món ăn. Thiết bị máy rửa bát này đã bị đánh giá là chậm và khơng
có tính ứng dụng cao, thậm chí tiêu tốn sức lao động hơn cả việc rửa bằng tay.
Tuy nhiên, nó lại là nền tảng ban đầu để các nhà phát minh sau dựa vào đó để
sáng chế ra một loại mẫu máy rửa bát hoàn hảo. Đến năm 1865 LA Alexander
cũng cho ra mắt sản phẩm tương tự như Joel Houghton, mặc dù khơng có gì đổi
mới so với bản ban đầu nhưng lực tác động của nó đã nhẹ hơn cho con người khi
vận hành nó. Năm 1983 tại hội chợ Thế Giới máy rửa bát hand-powered do
Josephine Cochrane sáng chế máy rửa bát không sử dụng lực quay như thông
thường, mà sử dụng áp lực dòng nước để rửa sạch, sản phẩm của của bà được
đánh giá khá cao nhưng sản phẩm này chưa phải là giải pháp tối ưu và chưa thực
sự được nhân rộng trên thực tế. Còn ở Anh, William Howard phát minh ra một
máy rửa bát nhỏ dùng cho gia đình vào năm 1924 đó là máy hiện đại đầu tiên kết
hợp hầu hết các yếu tố thiết kế có tính năng trong các mơ hình của ngày hơm
nay. Máy rửa bát bao gồm một cửa trước để tải, một dây rack để giữ các đồ sành
sứ bẩn và phun ln phiên. Yếu tố làm khơ bằng điện thậm chí cịn thêm vào

thiết kế của ơng trong năm 1940, đó là chiếc máy hiện đại đầu tiên dùng trong
gia đình. Đến năm 1960 nhiều đặc tính được thêm vào máy rửa bát và nó được
bỏ gọn dưới gầm bếp như một cái tủ. Càng ngày máy rửa bát càng hiện đại,
nhiều tiện ích, kiểu dáng đẹp, tiết kiệm nước, tiết kiệm điện và đặc biệt nó đã
được tiêu chuẩn hóa về kích thước bên ngồi theo kích thước của các ngăn tủ của
nhà bếp. Theo số liệu thống kê tính đến năm 2012, 75% các gia đình ở Mỹ và
Đức đều sử dụng máy rửa bát thay cho công việc rửa bát bằng tay hàng ngày.

1


2. Tình hình nghiên cứu trong nước liên quan tới đề tài khóa luận
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu phát triển máy rửa bát chưa thực sự phổ biến.
Như ở trường Đại học Sư Phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã có một số đề
tài nghiên cứu về máy rửa bát nhưng đề tài này mới chỉ dừng lại ở việc chế tạo thử
nghiệm mà chưa đưa ra cơ sở lí thuyết cho việc tính tốn, thiết kế và chế tạo. Hay
sản phẩm của anh Nguyễn Văn Ngọc ở Thái Bình đã chế tạo thành cơng máy rửa
bát nhưng sản phẩm của anh bán ra thị trường lại khá cao so với thu nhập trung bình
của người dân Việt Nam.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài và nhiệm vụ
Thiết kế nâng cấp và lập quy trình gia công chế tạo hệ thống điện cho máy
rửa bát tự động.
4. Nội dung nghiên cứu
-

Tính tốn chọn các cơ cấu phù hợp với yêu cầu nâng cấp và hoàn thiện máy
rửa bát CĐT59.

-

Đưa ra quy trình chế tạo, lắp ráp hệ thống điện và điều khiển máy rửa bát
CĐT60.

5. Đối tượng nghiên cứu
6.

Máy rửa bát CĐT59 với CĐT60
hương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích tổng lí thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm.

2


PHẦN 2
NỘI DUNG KHÓA LUẬN
Chương 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY RỬA BÁT
1.1. Khái niệm chung về điều khiển
“Điều khiển là gì” một câu hỏi khá phổ biến với những người mới làm về lý
thuyết điều khiển. Điều khiển là q trình thu thập thơng tin, xử lí thơng tin và tác
động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích đinh trước. Điều
khiển tự động là q trình điều khiển khơng cần sự tác động của con người.
“Tại sao cần phải điều khiển” để trả lời câu hỏi này tùy thuộc vào từng
trường hợp cụ thể, tuy nhiên lí do chính ở đây là do con người không thỏa mãn với
đáp ứng của hệ thống hay muốn hệ thống hoạt động tăng độ chính xác, tăng năng
suất, tăng hiệu quả kinh tế. Ví dụ trong lĩnh vực dân dụng, chúng ta cần điều chỉnh
nhiệt độ và độ ẩm cho các căn hộ và các cao ốc tạo ra sự tiện nghi trong cuộc sống.
Trong vận tải cần điều khiển các xe hay máy bay từ nơi này đến nơi khác một cách
an tồn và chính xác. Trong cơng nghiệp, các q trình sản xuất bao gồm vơ số mục
tiêu sản xuất địi hỏi về sự an tồn, độ chính xác và hiệu quả kinh tế.
Trong những năm gần đây, các hệ thống điều khiển (HTĐK) càng có vai trị

quan trọng trong việc phát triển và sự tiến bộ của kỹ thuật công nghệ và văn minh
hiện đại. Thực tế mỗi khía cạnh của hoạt động hằng ngày đều bị chi phối bởi một
vài loại hệ thống điều khiển, dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy công cụ, kỹ
thuật không gian và hệ thống vũ khí, điều khiển máy tính, các hệ thống giao thông,
hệ thống năng lượng, robot,…vv ngay cả các vấn đề như kiểm toán và hệ thống
kinh tế xã hội cũng áp dụng từ lý thuyết điều khiển tự động. Khái niệm điều khiển
thật sự là một khái niệm rất rộng.

3


1.2. Các bộ phận của hệ thống điều khiển máy rửa át CĐT59
 Board Arduino Uno

Hình 1.1. oard mạch Arduino Uno
Arduino là một board mạch vi xử lí được dùng để tương tác với các thiết bị
phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật
của Arduino là môi trường ứng dụng phát triển cực kì dễ dàng, với một ngơn
ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng. Điều làm nên hiện tượng
Arduino chính là mức giá thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần
mềm.
Arduino Uno sử dụng chip Atmega328, có 14 chân digital I/O, 6 chân đầu vào
(input) analog, thạch anh dao động 16MHz. Một số thông số kỹ thuật như sau :
Bảng 1.1. Các thông số của Arduino Uno
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn

Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (5V)
Dòng ra tối đa (3.3V)

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổngUSB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)
30 mA
500 mA
50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng
bởi bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

4


 Đèn halogen
Bên trong bóng đèn là sợi dây Vonfram, bên ngoài được bọc một lớp thủy tinh ở
hai đầu được gắn sứ cách điện. Bóng được hút chân khơng và được điền đầy vào
khoảng khơng đó là khí halogen, chỉ cần ta cấp điện vào là bóng hoạt động.

Hình 1.2. Hình ảnh đèn halogen trong máy rửa át CĐT59


ơm

Việc nghiên cứu loại bơm và lựa chọn công suất bơm là yếu tố hết sức quan
trọng, nó đảm bảo cung cấp cho hệ thống máy rửa bát đủ lưu lượng, đủ áp suất và
tiết kiệm chi phí trong q trình vận hành.

Hình 1.3. Hình ảnh ơm trong máy rửa át CĐT59

5


 Dây nhiệt
Dây nhiệt là một bộ phận quan trọng bậc nhất trong máy rửa bát, quyết định thời
gian cho cacschu trình rửa của máy rửa bát.

Hình 1.4. Hình ảnh Dây nhiệt trong máy rửa át CĐT59
 Công tắc phao nước
Khi áp lực nước chảy vào bồn chứa cần có một cơng tắc phao nước báo tín

hiệu đóng cắt van điện từ, ngăn không cho nước chảy quá bồn chứa nước.
Căn cứ vào điều kiện thực tế cũng như việc tính tốn em đã lựa chọn cơng
tắc phao như (Hình 1.5) bên dưới.

Hình 1.5. Hình ảnh thực tế cơng tắc phao nước
 Cảm biến lưu lượng
Chức năng của cảm biến lưu lượng để đo lưu lượng nước chảy qua, từ đó xuất
tín hiệu báo về vi xử lí để điều khiển thiết bị các cơ cấu chấp hành. Từ chức năng đó
ta chọn cảm biến lưu lượng có các thơng số như sau: nguồn sử dụng (5-24VDC);
dòng tiêu thụ <10mA; áp lực chịu được 1.75Mpa; nhiệt độ hoạt động 120oC; độ ấm
35-90 RH.


6


Hình 1.6. Hình ảnh thực tế cấu tạo của cảm iến lưu lượng nước
 Van điện từ
Có một cuộn điện, trong đó có một lõi sắt và một lị xo nén vào lõi sắt,
trong khi đó, lõi sắt lại tì lên đầu 1 gioăng bằng cao su. Bình thường nếu
khơng có điện thì lị xo ép vào lõi sắt,van sẽ ở trạng thái đóng. Nếu chúng ta
tiếp điện, tức là cho dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường sẽ tác động
làm hút lõi sắt ra, từ trường này có lực đủ mạnh để thắng được lị xo, lúc này
van mở ra.

Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo và hình ảnh của van điện từ
1.3. Nguyên lý hoạt dộng của máy rửa bát CĐT60
Chu trình 1: Rửa tráng
+Bước 1 (Cấp nước): Khi ấn nút Start van điện từ được mở nước được dẫn
trực tiếp vào khay chứa, khi van 1 mở áp lực nước đẩy nước vào bên trong khay

chứa. Chu trình này có cảm biến dịng nước để phát hiện có nước chảy vào khay
chứa hay khơng và có van điện từ đóng mở dịng chảy của nước.
Bên trong khay chứa được lắp phao điện để phát hiện nước đã đầy khay chứa hay
chưa . Nếu chưa vẫn cho van 1 mở , cịn đã đầy thì báo để arduino tắt van 1.

7


+Bước 2 (Phun rửa): Khi van 1 tắt , sau 1s bơm sẽ hoạt động, nước sẽ được
phun lên. Đồng thời cảm biến nhiệt độ sẽ đo nhiệt độ trong nước .Nếu nhiệt độ dưới
700C ngay lập tức arduino sẽ điều khiển dây mai so sẽ hoạt động để làm nóng nước
cịn nếu trên 700C thì dây mai so sẽ được tắt. Quá trình này sẽ được chạy trong 5
phút.
+Bước 3 (xả nước): Van 2 sẽ được bật trong 5 phút để làm sạch nước bẩn đã
dùng trước đó.
Chu trình 2: Rửa lại lần 1
+Bước 1 (Cấp nước): Khi ấn nút Start van điện từ được mở nước được dẫn
trực tiếp vào khay chứa, khi van 1 mở áp lực nước đẩy nước vào bên trong khay
chứa. Chu trình này có cảm biến dịng nước để phát hiện có nước chảy vào khay
chứa hay khơng và có van điện từ đóng mở dịng chảy của nước.
Bên trong khay chứa được lắp phao điện để phát hiện nước đã đầy khay chứa hay
chưa . Nếu chưa vẫn cho van 1 mở , cịn đã đầy thì báo để arduino tắt van 1.
+Bước 2 (Phun rửa): Khi van 1 tắt, sau 1giây arduino sẽ điều khiển bơm
hoạt động, nước sẽ được phun lên. Đồng thời cảm biến nhiệt độ sẽ đo nhiệt độ trong
nước.Nếu nhiệt độ dưới 700C ngay lập tức dây mai so sẽ hoạt động để làm nóng
nước cịn nếu trên 700C thì dây mai so sẽ được tắt. Quá trình này sẽ được chạy trong
10 phút.
+Bước 3 (xả nước): Van 2 sẽ được bật trong 5 phút để làm sạch nước bẩn đã
dùng trước đó.
Chu trình 3: Rửa lại lần 2

+Bước 1 (Cấp nước): Khi ấn nút Start van điện từ được mở nước được dẫn
trực tiếp vào khay chứa, khi van 1 mở áp lực nước đẩy nước vào bên trong khay
chứa. Chu trình này có cảm biến dịng nước để phát hiện có nước chảy vào khay
chứa hay khơng và có van điện từ đóng mở dịng chảy của nước.
Bên trong khay chứa được lắp phao điện để phát hiện nước đã đầy khay chứa hay
chưa . Nếu chưa vẫn cho van 1 mở , còn đã đầy thì báo để arduino tắt van 1.
+Bước 2 (Phun rửa): Khi van 1 tắt, sau 1s bơm sẽ hoạt động, nước sẽ được
phun lên. Đồng thời cảm biến nhiệt độ sẽ đo nhiệt độ trong nước.Nếu nhiệt độ dưới
700C ngay lập tức dây mai so sẽ hoạt động để làm nóng nước cịn nếu trên 700C thì
dây mai so sẽ được tắt. Quá trình này sẽ được chạy trong 10 phút.
8


+Bước 3 (xả nước): Van 2 sẽ được bật trong 5 phút để làm sạch nước bẩn đã
dùng trước đó.
Chu trình 4: Sấy và khử trùng
Arduino sẽ điều khiển rơ le bật Quạt và đèn UV được bật trong 10 phút
Kết thúc quá trình rửa.
1.4. Thực trạng của máy rửa át CĐT59
1.4.1. Dây nhiệt trong máy rửa át CĐT59
Lượng nước trong khay chưa là 3l, với lượng nước này chưa đủ cung cấp cho
việc phun và hòa tan các chất bẩn của bát (dầu mỡ, thức ăn..vv) ảnh hưởng độ sạch
của bát đĩa. Do vậy, chúng tôi nâng cấp để máy có thể chứa được 5l, chính vì vậy
dây nhiệt đang dùng không đủ đáp ứng được yêu cầu đề ra.

Hình 1.8. Hình ảnh mâm nhiệt đượ sử dụng trong máy rửa át CĐT59
1.4.2. Thực trạng của ơm
Bơm được dùng ban đầu có những thơng số như sau:
Bảng 1.2. Các thông số của ơm
Điện áp vào

220 - 240V

Công suất tiêu thu điện năng

20W 0,2A

Lưu lượng bơm

20l/min

Áp lực bơm

0.1bar

Đường ống bơm

21

Giới hạn nhiệt độ

80-100oC
9


Theo công thức đổi mét cột nước:
1mH2O = 0,1bar. Vậy cột áp mà bơm có thể đạt là 1m nhưng với tổng chiều
dài 2 vòi phun là 50cmvà khoảng cách từ vòi phun đến nơi xa nhất trong máy rửa
bát là 70cm . Chính vì vậy bơm được chọn ban đầu khơng đủ đáp ứng u vầu cho
máy rửa bát

Hình 1.9. Hình ảnh thực tế của ơm trong máy rửa át CĐT59
1.4.3. Thực trạng hệ thống sấy trong máy rửa bát CĐT59
Ban đầu máy rửa bát được sử dụng đèn halogen để sấy khô bát đĩa. Do vậy
thời gian để sấy khô bát đĩa khá lớn và đặc biệt hơn là rất tốn điện.

Hình 1.10. Hình ảnh dây nhiệt được sử dụng trong máy rửa át CĐT59

10


Chương 2. NÂNG CẤP MỘT SỐ BỘ PHẬN CHO MÁY RỬA BÁT
2.1. Sơ lược về máy rửa át CĐT60
Máy rửa bát CĐT60 là sản phẩn được kế thừa từ máy rửa bát CĐT59. Được
sản xuất nhằm tối ưu hóa khả năng của máy rửa bát CĐT59.
2.2. Yêu cầu của bài toán lắp đặt các chi tiết cho máy rửa át đã nâng cấp
(CĐT 60)
-

Các bộ phận phải được sắp xếp theo một trật tự nhất định, phù hợp với thông

số tính tốn thiết kế cơ khí.
-

Chíp điều khiển phải được đặt ở vị trí đảm bảo khơng bị nước vào.

-

Vị trí đặt van nước vào phải phù hợp để áp lực đẩy nước vào được đảm bảo.

-

Vị trí đặt van nước xả phải nằm ở dưới khay chứa nước để xả được hết nước

bẩn ra ngồi
2.3. Tính tốn chọn bộ phận đun nhiệt cho máy rửa bát
Với yêu cầu đun sôi cho 5l nước chứa trong khay với nhiệt độ nước ban đầu là
25-27oC. Hiệu suất đun của mâm nhiệt là 90%, máy rửa bát cần đun lên nhiệt độ 6570oC, thời gian đun là 5 phút do vậy ta cần tính tốn các thơng số thích hợp để lựa
chọn công suất.
- Nhiệt lượng cần cung cấp để đun 5l nước trên từ 25oC lên 65oC là:
Qi = c.m.(t2 – t1) = 4200.5.(65-25) = 840000 (J)
Trong đó:
m: là khối lượng nước 5l = 5kg.
c: là nhiệt dung riêng của nước = 4200J/kg.K.
t2: là nhiệt độ cần đun.
t1: là nhiệt lượng ban đầu.
- Nhiệt lượng mà ấm đã tỏa ra là:
H=

=> Qtp =

= 930000(J)

- Công suất:
Qtp = A = Pt => P =

=

Vậy ta chọn dây mai so có ghi 220V–3500W.

11

= 3100(W)


Hình 2.1. Hình ảnh dây mai so thực tế của máy CĐT60
2.4. Lựa chọn ơm
Bảng 2.1. Các thông số của ơm được tính trong phần cơ khí
Lưu lượng bơm

25l/min

Áp lực bơm

0.4bar

Đường ống bơm

21

Giới hạn nhiệt độ

80-100oC

P=Q.Hb.1000/102.S)
Q là lưu lượng bơm
Hb: cột áp
S: là hiệu suất bơm =0 .9
 P= 25.0.4.1000/102.S= 108 W
Ngoài ra cần lấy số dư tải cho bơm thường = P*0.90=108*0,43=97,2

Chính vì vậy e đã chọn được bơm có cơng suất là 100W, đáp ứng được bài tốn đặt
ra

12


Hình 2.2. Hình ảnh của ơm dùng trong máy rửa át CĐT60
2.5. Nâng cấp hệ thống sấy khô át đĩa.
Với yêu cầu của bài toán đặt ra là nghiên cứu tìm hệ thống sấy thích hợp cho
máy rửa bát nên em đã áp dụng hiện tượng đối lưu nhiệt .
Khí nóng ln di chuyển lên trên và khí lạnh chìm xuống. Quy trình này
được gọi là đối lưu tự nhiên.

Hình 2.3. Hình ảnh của hiện tượng đối lưu trong máy rửa át CĐT60
Đối lưu nhiệt cũng có thể bị tác động cưỡng bức bởi gió hoặc dùng quạt
chính vì vậy em đã kết hợp quạt và hệ thống thơng khí vào trong máy rửa bát .Kết
quả bát đĩa được sấy khô nhanh và tiết kiệm điện năng tiêu thụ.

13


Hình 2.4. Cánh quạt và động cơ dùng trong máy rửa átCĐT60

2.6. Nghiên cứu nâng cấp hệ thống khử trùng cho máy CĐT60
Theo sự tìm hiểu của đoạn bước sóng diệt khuẩn của tia cực tím nằm ở giữa
đoạn 200 ~ 300nm, trong đó bước sóng 253.7nm có khả năng diệt khuẩn tốt nhất.
Khi vi khuẩn có trong nước và khơng khí bị tia uv (đoạn sóng 253.7nm) chiếu rọi
vào, tia cực tím sẽ xuyên thấu lớp màng tế bào và hạch tế bào, phá hoại sự kết nối
phân tử axit nhân ở tế bào (DNA hoặc RNA), làm cho nó mất đi khả năng nhân đơi
hoặc mất đi khả năng hoạt tính dẫn đến sự tử vong, thơng qua phương pháp đó để

giết chết tất cả vi khuẩn mà khơng cần phải sử dụng bất cứ chất thuốc hóa học nào,
là phương pháp sát trùng thân thiện với môi trường.
Đây chính là lời giải cho khả năng làm sạch bát đĩa ,nên em đã nghiên cứu
và tích hợp cơng nghệ tia UV để diệt khuẩn bát đĩa đến mức tối đa.

14


Hình 2.5. Hình ảnh thực tế của đèn UV trong máy rửa át CĐT60

15


Chương 3. GIA CÔNG, CHẾ TẠO CHI TIẾT H THỐNG ĐIỀU KHIỂN
MÁY RỬA ÁT CĐT60
3.1. Tính tốn chọn van điện từ
Yêu cầu của bài toán đặt ra ở đây là chọn van điện từ thường đóng khi chưa
có tín hiệu công suất nhỏ, độ bền cao, hoạt động ổn định. Nên ta chọn van điện từ
có các thơng số sau: nguồn 12VDC; van thường đóng; đường kính đầu ống 12.
Cấu tạo:

Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo và hình ảnh của van điện từ
Trong đó:
(1)

Thân van bằng nhựa hoặc inox, đồng…

(2)

Mơi chất khí (khí nén, gas,..) hay chất lỏng (nước dầu).

(3)

Ống rỗng (lưu chất chưa qua).

(4)

Vỏ ngoài cuộn hút (để bảo vệ cuộn điện).

(5)

Cuộn từ (cuộn dây từ).

(6)

Dây điện được kết nối với nguồn điện bên ngồi.

(7) Trục van làm kín bình thường lị xo ở vị trí số 8 sẽ tác động ép kín, làm cho
van ở trạng thái đóng
(8)

Lị xo

(9)

Khe hở để lưu chất đi qua
Ngun lí hoạt động:
Có một cuộn điện, trong đó có một lõi sắt và một lị xo nén vào lõi sắt, trong

khi đó, lõi sắt lại tì lên đầu 1 gioăng bằng cao su. Bình thường nếu khơng có điện

thì lị xo ép vào lõi sắt,van sẽ ở trạng thái đóng. Nếu chúng ta tiếp điện, tức là cho

16


dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường sẽ tác động làm hút lõi sắt lên, từ
trường này có lực đủ mạnh để thắng được lò xo, lúc này van mở ra.
3.2. Tính tốn chọn cảm biến lưu lượng nước
Chức năng của cảm biến lưu lượng để đo lưu lượng nước chảy qua, từ đó
xuất tín hiệu báo về vi xử lí để điều khiển thiết bị các cơ cấu chấp hành. Từ chức
năng đó ta chọn cảm biến lưu lượng có các thơng số như sau: nguồn sử dụng (524VDC); dòng tiêu thụ <10mA; áp lực chịu được 1.75Mpa; nhiệt độ hoạt động
120oC; độ ấm 35-90 RH.
- Công thức tính lưu lượng:
Q = f/7,5
Trong đó: Q là lưu lượng [L/min]; f là tần số [Hz].
Cấu tạo của cảm biến lưu lượng

Hình 3.2. Hình ảnh thực tế cấu tạo của cảm iến lưu lượng nước
Bên ngoài cảm biến lưu lượng được làm bằng nhựa dẻo có khả năng chịu lực
tốt, bên trong có cánh quạt nước và cảm biến Hall
Nguyên lí hoạt động
Khi nước chảy qua van chuyển động của nước làm cho cánh quạt quay, dẫn
đến sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hull đầu ra tín hiệu xung. Cảm biến
Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall. Hiệu ứng Hall liên hệ giữa điện
thế giữa hai đầu dây dẫn với từ trường. Nguyên lí hoạt động của Hall khi động cơ
quay đĩa nam châm gắn với trục động cơ quay theo dẫn đến từ trường biến thiên,
cảm biến Hall Effect cảm nhận được tín hiệu biến thiên này và tạo tín hiệu đầu ra.

17