Đang tải... (xem toàn văn)
Với đề tài đồ án môn học, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy gieo hạt bán tự động gặp nhiều vấn đề cần giải quyết: Thiết kế, chế tạo mô hình cơ khí cần nhỏ gọn, chính xác, dễ tháo nắp, dễ chế tạo. Thiết kế mạch điều khiển cho máy gieo hạt mà cụ thể là mạch điều khiển encoder. Thiết kế phần mềm cho bộ điều khiển phải chính xác, dễ sử dụng giúp cho việc vận hành hệ thống dễ dàng. Trước những vấn đề trên, nhóm gặp phải những khó khăn nhất định khi thực hiện đề tài như: Việc tiềm kiếm, sưu tầm và sàng lọc tài liệu. Đặc biệt là các tài liệu nguồn ngốc nước ngoài. Xử lí các số liệu, thông số kĩ thuật. Kinh phí thực hiện đề tài. 1.3 Phương pháp nghiên cứu Máy gieo hạt bán tự động là một sản phẩm cơ điện tử nên trong quá trình làm đồ án nhóm đã áp dụng phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu đặc tính kĩ thuật của các máy gieo hạt bán tự động thế hệ trước đó để kế thừa cũng như phát triển thêm cho đề tài của mình. Áp dụng phương pháp luận trong thiết kế cơ điện tử vào nghiên cứu, thiết kế + Thiết kế song song mạch điều khiển và kết cấu cơ khí. + Hiệu chỉnh giữa mạch điều khiển và kết cấu cơ khí. + Mô hình hóa phần cơ khí, mô phỏng hóa phần điện, điện tử tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo. + Nghiên cứu, sử dụng các công cụ thiết kế và lập trình giúp giảm thời gian và chi phí thực hiện.
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, việc trồng, chăm sóc nông nghiệp đa số bà nông dân địa phương tên nước chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công truyền thống, lao động tay chân chính, tiêu tốn sức lao động hiệu kinh tế mang lại không cao Bên cạnh nhiều máy móc, thiết bị phục vụ nông nghiệp thị trường không phù hợp với điều kiện kinh tế đa số bà nông dân Một đặc điểm điều kiện tự nhiên, trồng thổ nhưỡng nước ta đa dạng nên việc áp dụng loại máy vào thực tế nhiều trở ngại Từ thực tế đó, việc nghiên cứu để tìm giải pháp công nghệ nhằm cải tiến nâng cao suất trồng chăm sóc nông nghiệp yêu cầu cấp thiết đặt Vì vậy, nhóm chúng em tiến hành tìm hiểu , nghiên cứu loại máy làm thay cho người nông dân khâu thả hạt, bón phân lót, lấp đất lại theo hàng Xuất phát từ ý tưởng nhóm chúng em định chọn đề tài: “thiết kế thiết bị gieo hạt bán tự động” cho đồ án môn học mình, thời gian có hạn hiểu biết chúng em nhiều hạn chế, nên tránh sai sót Chúng em mong nhận bảo thầy cô bạn để chúng em hoàn thiện tốt đề tài Chúng em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo Khổng Minh thầy khoa Cơ khí giúp chúng em hoàn thành đồ án Hà nội, ngày…tháng…năm 2014 Nhóm sinh viên thực hiện: MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Máy gieo hạt có bánh dẫn có đường kính khoảng 35 đến 50 cm, lưỡi cày, phận lấp đất, hộp đựng hạt, hộp đựng phân, ống trụ có móc hạt, khung giá đỡ, giúp máy đồng thời vừa gieo hạt vừa bón phân Máy có điểm tiếp xúc với đất bánh dẫn lưỡi cày nên gieo hạt địa hình Nguyên lý hoạt động máy đơn giản: bánh dẫn có gắn encoder 200 xung/vòng, bánh dẫn chuyển động encoder đếm đủ số xung lập trình từ trước cấp nguồn điện cho động quay làm phễu nhả hạt, phễu nhả hạt động quay va vào công tắc hành trình gắn phía dưới, có tín hiệu trả cho nguồn điều khiển lại tạo dòng điện cho động quay đảo, động đảo chiều chạm vào công tắc hành trình phía bên trên, công tắc gửi tín hiệu nguồn kết thúc trình làm việc, trình làm việc tiếp tục diễn hoàn thành xong công việc 1.2 Các vấn đề đặt Với đề tài đồ án môn học, việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy gieo hạt bán tự động gặp nhiều vấn đề cần giải quyết: - Thiết kế, chế tạo mô hình khí cần nhỏ gọn, xác, dễ tháo nắp, dễ chế tạo - Thiết kế mạch điều khiển cho máy gieo hạt mà cụ thể mạch điều khiển encoder - Thiết kế phần mềm cho điều khiển phải xác, dễ sử dụng giúp cho việc vận hành hệ thống dễ dàng Trước vấn đề trên, nhóm gặp phải khó khăn định thực đề tài như: - Việc tiềm kiếm, sưu tầm sàng lọc tài liệu Đặc biệt tài liệu nguồn ngốc nước - Xử lí số liệu, thông số kĩ thuật - Kinh phí thực đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu -Máy gieo hạt bán tự động sản phẩm điện tử nên trình làm đồ án nhóm áp dụng phương pháp nghiên cứu sau: -Nghiên cứu đặc tính kĩ thuật máy gieo hạt bán tự động hệ trước để kế thừa phát triển thêm cho đề tài -Áp dụng phương pháp luận thiết kế điện tử vào nghiên cứu, thiết kế + Thiết kế song song mạch điều khiển kết cấu khí + Hiệu chỉnh mạch điều khiển kết cấu khí + Mô hình hóa phần khí, mô hóa phần điện, điện tử tối ưu hóa thiết kế trước chế tạo + Nghiên cứu, sử dụng công cụ thiết kế lập trình giúp giảm thời gian chi phí thực 1.4 Phạm vi giới hạn nghiên cứu Máy gieo hạt có tính như: gieo hạt, bón phân, lấp đất qua kết cấu khí mà thiết kế điện, điện tử… Nhưng phạm vi đồ án với giới hạn thời gian tầm hiểu biết nhóm thiết kế mô hình máy gieo hạt bán tự động với tính sau: tự xới đất, gieo hạt, lấp đất thay đổi khoảng cách gieo tùy ý CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ MÁY GIEO HẠT BÁN TỰ ĐỘNG 2.1 Tổng quan máy gieo hạt bán tự động Cùng với phát triển nhiều loại máy móc phục vụ cho nhu cầu nâng cao xuất sản lượng loại nông nghiệp nay, máy gieo hạt loại hình máy nông nghiệp nhiều nước quan tâm nghiên cứu sản xuất nhờ vào ứng dụng nghành sản xuất nông nghiệp Cùng với phát triển kinh tế, nghành nông nghiệp ngày coi trọng Chính việc nghiên cứu chế tạo lại máy móc tự động đẩy mạnh để thay sức lao động người, góp phần cải thiện đời sống nhân dân, phát triển kinh tế Các loại máy gieo hạt giới nghiên cứu chủ yếu loại máy có công xuất lớn gieo loại hạt 2.1.1 Một số dạng máy gieo hạt giới Trên giới với điều kiện địa hình phẳng, diện tích lớn nên máy gieo hạt chế tạo với kích thước công suất lớn để thời gian làm việc rút ngắn Dưới số mẫu máy gieo hạt đại: Hình 2.1 Máy gieo hạt rau sáu hàng Máy di chuyển nhờ đầu kéo điều khiển phía trước, làm việc máy đầu kéo cung cấp khí có áp suất lớn dẫn qua ống dẫn tới hộp chứa hạt giống, hạt giống đẩy bắn vào đất phủ lớp đất mỏng nhờ bánh lăn nhỏ phía sau máy Hình 2.2 Máy gieo hạt Dakenag C Seeder Máy xử lý loạt hạt giống cách hiệu Nó dễ dàng gắn kết với nhiều dụng cụ Hình 2.3 Máy gieo hạt Dolbi Ax4000 Dolbi Ax4000 máy gieo hạt dày sử dụng hai mô-đun, tùy thuộc vào số lượng hàng luống kích thước luống: 52,5 cm, 70 cm 100cm Máy có khung lớn, module gắn bốn bánh xe cao Máy trang bị động công suất lớn cho phân bón cho hạt giống Hình 2.4 Máy gieo hạt Dolbi Field Cultivator Hình 2.5 Máy gieo hạt trực tiếp VM 2.1.2 Sự phát triển máy gieo hạt Việt Nam Với tinh thần nâng cao suất, giảm lao động chân tay thay máy móc, không người dân công ty nước ta tìm tòi sáng tạo nhiều loại máy nông nghiệp như: máy gặt lúa liên hoàn, máy cày…Trong máy gieo hạt quan tâm nhiều Một số máy gieo hạt thị trường Việt Nam: 10 Hình 3.1 Mô hình hóa hệ thống khí 24 Cơ cấu bánh xe Hình 3.2 Cơ cấu chi bánh xe Để phù hợp yêu cầu thiết kế đơn giản thuận tiện tiết kiệm chi phí bánh xe chọn bánh xe đạp bán rộng rãi thị trường thuận tiện cho việc mua lắp đặt sửa chữa thay Part giữ encoder : điểm đặc biệt part gắn encoder thiết kế thêm lò xo để tránh tình trạng encoder bị gắn chặt vào bánh xe gây hỏng encoder, khó kăn việc lại Encoder 25 Cơ cấu hộp đựng hạt Hình 3.2 Hộp đựng hạt Hộp đựng hạt: thiết kế gồm có ngăn đựng bên đựng hạt bên đựng phân bón Part gắn động cơ: thiết kế phù hợp để giúp cho động ổn định trình làm việc Part gắn công tắc hành trình: giúp cho công tắc hành trình cố định tránh làm sai lệch làm việc 3.2 Mô hệ thống 3.2.1 Mô hệ thống khí Nhóm mô Solidworks 26 3.2.2 Mô hệ thống điều khiển Nhóm sử dụng phần mềm mô Proteus để mô phổng hệ thống điều khiển máy Hình 3.3 Mô mạch điều khiển 27 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Thiết kế hệ thống 4.1.1 Thiết kế hệ thống khí 4.1.1.1 Yêu cầu hệ thống - Thiết kế hệ thống khí cần phải nhỏ gọn, xác, dễ chế tạo, có tính thẩm mỹ cao - Các cấu phải vững chắc, tối ưu để giảm trọng lượng cho máy - Các mối lắp ghép cấu động phải đạt độ chắn - Tiếng ồn phải nhỏ di chuyển 4.1.1.2 Thiết kê hệ thống khí Thiết kế chung ST T Tên Chi Tiết Hình Ảnh Vật Liệu Phôi Phương Pháp Gia Công 28 Part gắn động với hộp Thép Dập Part gắn công tắc hành trình với hộp Thép Dập Part gắn encoder với xe đạp Thép Phay Part gắn encoder Thép Dập 29 Con lăn Gắn encoder Nhựa Mua Góc vuông gắn hộp đựng bình ắc quy Thép Cắt Góc vuông gắn hộp đựng hạt Thép Cắt Hộp đựng bình ắc quy Tôn Mua 30 Hộp đựng hạt Tôn Mua 10 Lò so Thép Mua 11 Lưỡi cày Thép Mua 12 Lưỡi san đất Thép Cắt 31 13 Nắp chắn hộp đựng bình ắc quy Tôn Cắt 14 Nắp cửa hộp bên đựng hạt Thép Cắt 15 Nắp cửa hộp bên đựng phân Thép Cắt 16 Ống tuýp ϕ21 Thép Mua 17 Cần gạt công tắc hành trình Thép Tiện 32 18 Trục nối động Thép Mua 19 Trục xe đạp Sắt Mua 20 Ống tuýp ϕ26 Thép Mua 21 Khớp nối trục động Sắt Mua 33 Hình 4.1 Thiết kế tổng thể máy gieo hạt bán tự động 4.1.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 4.1.2.1 Mạch nguyên lý mạch in a) Mạch điều khiển Hình 4.2 Mạch nguyên lý chíp điều khiển 34 Hình 4.3 Mạch in b) Mạch nguồn Hình 4.4 Mạch nguyên lý khối nguồn LM 7805 Là IC ổn áp, ổn định dòng 5V đầu Dòng chịu đựng tối đa 1A 35 Hình 4.5 Mạch in khối nguồn Code mạch mô phỏng: #include #include #include sbit thuan1= P2^0; // khai bao bien sbit nguoc1= P2^1 ; sbit thuan2= P2^2; sbit nguoc2= P2^3; sbit tien= P1^0 ; sbit lui = P1^1 ; sbit CT1 = P1^2; sbit CT2 = P1^3; sbit dem= P3^2; 36 unsigned int x; void main() { IE=0x85; // cho phep hai ngat ngoai IT0=IT1=1; // thiet lap ngat ngoai theo suon am while(1) { if (tien==0) // an nut dong co quay thuan { thuan2=0; nguoc2=1; } if (lui==0 ) // an nut dong co quay nguoc lai { thuan2=1; nguoc2=0; } } } void ngat_0(void) interrupt { if(dem==0) x=x+1; if(x==20) { x=0; nguoc1 =1; thuan1 =1; nguoc1 =0; 37 if (CT1==0) // cham cong tac { thuan1 =0; nguoc1 =1; } if (CT2==0) // cham cong tac { thuan1 =1; nguoc1 =1; } } } 4.2 Sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán điều khiển 38 [...]... Máy gieo hạt rau của anh Lê Công Thành Chiếc máy này có kết cấu đơn giản, có thể gieo được nhiều loại hạt, kể cả những loại hạt bé nhất như hạt rau dền Đặc biệt, máy hoạt động với năng suất cao, có thể thay thế từ 20 - 30 nhân công Theo tính toán khi sử dụng chiếc máy này gieo 1 sào hạt rau cải ngọt (làm thành 18 luống) thì mất khoảng 10 phút/luống và cho năng suất 3,2 tấn/ha 11 Hình 2.7 Máy gieo hạt. .. Chiếc máy này tự động gieo hạt rau củ trên luống thẳng hang rộng 1 mét, số lượng 40 hạt trên một hang và khoảng cách giữa các hạt được thu hẹp và ổn định chỉ còn 3 cm theo tính toán, máy gieo một lạng hạt giống như su hào, súp lơ…tương đương 10.000 hạt chỉ trong 25 phút Máy chạy bằng động cơ điện một chiều 12V với tổng công suất là 130W, được chỉnh lưu từ dòng điện xoay chiều 220V Hình 2.8 Máy gieo hạt. .. nghiên cứu, chế tạo thành công chiếc máy gieo hạt có tên Philip 314 với nhiều tính năng ưu việt Philip 314 hoạt động theo nguyên tắc khí động học, gieo đa năng liên hoàn bao gồm cày rãnh, gieo hạt, lấp đất Do hạt được gieo bằng khí thổi nên không bị trầy xước, không vỡ hạt, tỷ lệ nảy mầm không thua so với gieo theo phương pháp thủ công Mỗi chiếc máy có 4 khoang gieo, khoảng cách hàng từ 30- 60cm, khoảng... gieo từ 4- 12 5ha bắp/ngày, từ 2,5 - 3,5 ha/ngày đối với đậu xanh, đậu nành, hạt bông… Philip 314 thay thế cho 50- 60 lao động phổ thông Hình 2.8 Máy gieo hạt của anh Nguyễn Văn Anh Máy có cấu tạo đơn giản gồm một chiếc lưỡi cày đất được gắn ở gầm máy, có chức năng đào rãnh và gạt đất phủ hạt và phân Máy tiết kiệm phân, tránh bị rửa trôi như cách bón phân truyền thống Một bộ phận thứ 2 của máy là bánh... được gắn với hai bánh dẫn Khi có lực chuyển động từ bánh dẫn, các lẫy móc hạt liên kết với bánh răng sẽ tự động móc và nhả đều hạt hoặc phan bón chứa trong hộp để thả xuống luống đất trồng (lẫy to nhỏ có thế thay đổi theo kích thước hạt và lượng phân cần bón) Người gieo hạt có thể điều chỉnh khoảng cách và mật độ trên một diện tích đất trồng 2.2 Cơ sở lí thuyết cơ học 2.2.1 Cơ sở động học 13 Với điều... của máy phải gọn nhẹ để di chuyển thuận tiện dễ dàng Hình 2.9 máy gieo hạt di chuyển trên địa hình 2.2.2 Bài toán khoảng cách Trong nông nghiệp, có rất nhiều loại cây trồng nông sản khác nhau nên cách thức gieo trồng cũng khác nhau để đạt được sản lượng cao Do đó ta cần phải có khoảng cách gieo trồng phù hợp đối với từng loại cây trồng Khác với các loại máy gieo hạt khác đang có trên thị trường Máy gieo. .. gieo hạt khác đang có trên thị trường Máy gieo hạt bán tự động của nhóm chúng em có thể dễ dàng thay đổi số liệu khoảng cách bằng việc thay đổi thông xung khi lập trình cho mạch Ví dụ: Chúng ta đặt yêu cầu cho máy gieo hạt với khoảng cách 30cm Ta có: Bán kính của bánh lăn nối encoder kích thước là: 13 mm ( bánh có thể thay đổi do người chế tạo ) => Chu vi của bánh lăn nối encoder C = 26π (mm) Lại có encoder... khí Từ các phần tổng quan về máy gieo hạt bán tự động nhóm dùng phần mềm Solidworks để thiết kế các chi tiết cho robot Việc thiết kế 3D trên phần mềm mô phỏng giúp cho nhóm có thể hình dung được tốt hơn về kết cấu tổng quan của máy và giúp cho nhóm có thể định hướng được phần thi công sau này 23 Hình 3.1 Mô hình hóa hệ thống cơ khí 24 Cơ cấu bánh xe Hình 3.2 Cơ cấu chi bánh xe Để phù hợp yêu cầu thiết... Nắp chắn hộp đựng bình ắc quy Tôn Cắt 14 Nắp cửa hộp bên đựng hạt Thép Cắt 15 Nắp cửa hộp bên đựng phân Thép Cắt 16 Ống tuýp ϕ21 Thép Mua 17 Cần gạt công tắc hành trình Thép Tiện 32 18 Trục nối động cơ Thép Mua 19 Trục xe đạp Sắt Mua 20 Ống tuýp ϕ26 Thép Mua 21 Khớp nối trục động cơ Sắt Mua 33 Hình 4.1 Thiết kế tổng thể máy gieo hạt bán tự động 4.1.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 4.1.2.1 Mạch nguyên lý... tiết kiệm chi phí bánh xe được chọn là bánh xe đạp được bán rộng rãi trên thị trường thuận tiện cho việc mua lắp đặt và sửa chữa và thay thế Part giữ encoder : điểm đặc biệt của part gắn encoder này là thiết kế thêm lò xo để tránh tình trạng encoder bị gắn quá chặt vào bánh xe gây hỏng encoder, và khó kăn trong việc đi lại Encoder 25 Cơ cấu hộp đựng hạt Hình 3.2 Hộp đựng hạt Hộp đựng hạt: được thiết