<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SẢN PHẨM CƠ ĐIỆN TỬ “LỊ VI SĨNG” </b>

<b>Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nhữ Quý Thơ </b>

<b>Sinh viên thực hiện : Nguy</b>ễn Duy Văn <b>2018604737 </b>

<b> Nguy</b>ễn Tiến Viên 2020606362

<b>Hà Nội, 12/2022 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC LỤC </b>

MỤC LỤC ... 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH ... 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU ... 2

LỜI NĨI ĐẦU ... 3

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ... 4

1.1 Nhu cầu thị trường ... 4

1.2 Phân loại lị vi sóng ... 4

1.3 Cơng dụng lị vi sóng trong đời sống xã hội ... 5

1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lị vi sóng cơ bản ... 7

1.5 Thiết lập danh sách yêu cầu ... 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ ... 11

3.2.2 Lựa chọn động cơ quay trong lị vi sóng ... 34

3.2.3 Lựa chọn đĩa quay ... 34

3.2.4 Lựa chọn bộ điều khiển ... 35

3.2.5 Bộ phận tản nhiệt ... 36

3.2.6 Hiển thị ... 37

3.2.7 Nguồn phát sóng ... 38

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

3.2.8 Biến thế cao áp, tụ cao áp và diode cao áp ... 39

Hình 3. 3: Bố trí layout thơ cho concept lị vi sóng. ... 29

Hình 3. 4: Bố trí layout thơ cho concept lị vi sóng. ... 30

Hình 3. 11: Động cơ quay đĩa lị vi sóng 220V trục vát. ... 34

Hình 3. 12: đĩa thủy tinh lị vi sóng ... 35 Bảng 1. 1: Danh sách u cầu cho sản phẩm lị vi sóng. ... 8

Bảng 2. 1: Nguyên tắc làm việc cho từng chức năng của lị vi sóng. ... 18

Bảng 2. 2: Điểm đánh giá cho các biến thể. ... 24

Bảng 3. 1: Danh sách cụm bộ phận cho nhóm thiết kế. ... 30

Bảng 3. 2: Thông số kỹ thuật board Arduino Uno R3. ... 36

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LỜI NÓI ĐẦU </b>

Trong những năm gần đây ngành Cơ Điện tử có những bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng các sản phẩm cơ điện tử vào sản xuất ngày càng phổ biến giúp nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và giảm giá thành sản phẩm. Song song với quá trình phát triển đó là yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tin cậy, khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt với thời gian dài của các hệ thống cơ điện tử. Vì vậy việc nghiên cứu và thiết kế các hệ thống cơ điện tử để đáp ứng được yêu cầu trên là việc làm cần thiết. Sự phát triển của hệ thống cơ điện tử là sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới.

Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử được đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức và tư duy trong việc lập kế hoạch cơng việc theo trình tự hợp lý để có thể thiết kế được một hệ thống cơ điện tử hoạt động ổn định, tối ưu và hiệu quả. Học phần cũng rèn luyện cho sinh viên khả năng tư duy hệ thống, kỹ năng làm việc nhóm và kiến thức về nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập và công việc sau này. Trong bài tập lớn môn với đề tài: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Lị vi sóng”, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và xây dựng, thiết kế mơ hình hệ thống. Thơng qua đó có thể áp dụng những kiến thức này vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra trường. Để bài báo cáo được hồn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô. Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Th.S Nhữ Quý Thơ đã nhiệt tình hướng dẫn cho chúng em.

Xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả các quý Thầy Cơ!

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Nhu cầu thị trường </b>

Cuộc sống ngày càng phát triển, bởi vậy mà những chiếc lò vi sóng là món đồ điện gia dụng khơng thể thiếu trong mỗi gia đình. Tại Việt Nam cũng vậy, nhu cầu mua sắm và sử dụng lò vi sóng ngày càng cao, giúp giảm tải thời gian trong q trình nấu nướng và giúp hâm nóng đồ ăn chỉ sau vài phút.

Lị vi sóng có 2 loại chính, là lị vi sóng điện tử và lị vi sóng cơ. Lị vi sóng cơ là loại có nút điều chỉnh cơ học. Người dùng sử dụng bằng cách xoay nút điều chỉnh để chọn các chế độ khác nhau như rã đơng, hâm nóng, nấu chín, nướng đồ và lựa chọn thời gian cần thiết. Cịn lị vi sóng điện tử là loại sử dụng bàn hình cảm ứng và đèn LED để hiển thị cho các hoạt động của lò cũng như chế độ mà người dùng lựa chọn. Bạn có thể thao tác dễ dàng qua màn hình cảm ứng mà khơng cần qua nút điều chỉnh như lị vi sóng cơ.

Với các sản phẩm lị vi sóng Trung Quốc, đã qua rồi cái thời kém hiểu biết và mua phải hàng giả, hàng nhái. Người tiêu dùng Việt ngày càng có thiện cảm với các sản phẩm của Trung Quốc nội địa, trong đó có cả lị vi sóng. Điều này cũng lý giải vì sao, ngày càng có nhiều các hãng lị vi sóng của Trung Quốc xuất hiện trong gian bếp của nhiều gia đình Việt. Khơng khó để tìm thấy lị vi sóng của các hãng Galanz, Midea, Bear…

<b>trong bếp của nhiều người. </b>

<b>1.2 Phân loại lò vi sóng </b>

Hiện nay, lị vi sóng trên thị trường được phân ra làm 4 loại thơng dụng nhất: lị cơ, lị tích hợp chức năng nướng, lị điện tử và lị vi sóng âm.

Lị vi sóng cơ:

Lị vi sóng cơ được trang bị các núm xoay vật lý. Thơng thường sẽ có 2 núm xoay chính, 1 núm để điều chỉnh chế độ gia nhiệt (làm chính, hâm nóng, rã đơng,...) và 1 núm

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Đây là loại lị vi sóng được sử dụng phổ biến nhất trong các gia đình Việt Nam, đặc biệt là tại các gia đình nhiều thế hệ nhờ vào tính tiện ích, dễ sử dụng. Có giá thành thấp song độ bền của loại lò này lại được xếp hạng đầu trong số các loại lị vi sóng hiện nay. Tuy nhiên, lị vi sóng cơ lại khơng bao gồm các tính năng nấu nướng phức tạp, thời gian hẹn giờ khá ngắn (30-40 phút).

Lị vi sóng điện tử:

Cao cấp hơn lị vi sóng cơ, lị vi sóng được thiết lập các chương trình nấu nướng thơng qua màn hình dạng LED hiện đại cùng hệ thống nút cảm ứng. Nhìn chung, ưu điểm của loại lị này là vẻ ngồi sang trọng, tích hợp nhiều tính năng thơng minh (ví dụ như khóa trẻ em). Khi sử dụng lị vi sóng điện tử, người sử dụng có thể cài đặt thời gian dài hơn lị cơ.

Với các gia đình có nhu cầu sử dụng cao, hay áp dụng các công thức nấu ăn cầu kỳ, lị vi sóng điện tử sẽ là sự lựa chọn phù hợp nhất. Tuy nhiên, cần cân nhắc về đặc điểm khó sử dụng (đối với người lớn tuổi), tuổi thọ thấp, giá thành khá cao của loại lị này.

Lị vi sóng tích hợp chức năng nướng:

Đây là loại thiết bị “2 trong 1”, kết hợp cả chức năng của lị vi sóng lẫn lị nướng. Loại lị vi sóng này mang những đặc điểm của lị vi sóng điện tử, bên cạnh đó khả năng nấu nướng được nâng cấp lên một bậc nhờ vào tính năng nướng thực phẩm.

Lị vi sóng âm:

Khơng tốn diện tích, phù hợp với các căn hộ có khơng gian nhà bếp hạn chế chính là ưu điểm của lị vi sóng âm. Lị vi sóng âm vẫn mang đầy đủ các chức năng cần có của một chiếc lị vi sóng thơng thường.

<b>1.3 Cơng dụng lị vi sóng trong đời sống xã hội </b>

Hâm nóng và rã đơng:

Chỉ cần tốn vài phút hay thậm chí chỉ vài chục giây cho thức ăn vào lò và bấm nút khởi động là cả nhà bạn sẽ có một bữa ăn nóng sốt trên bàn. Đặc biệt là khi hâm nóng bằng lị vi sóng thì thức ăn sẽ khơng bị mất chất hay biến đổi chất như hâm nóng như bếp gas. Nhiều lị cịn tích hợp cả tính năng rã đơng theo trọng lượng phù hợp, cho phép rã đơng các tảng thịt có khối lượng lớn.

Nướng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Một số lò vi sóng có tích hợp chế độ nướng/nướng kép giúp thực phẩm được nấu chín tới, thơm ngon mà vẫn giữ nguyên được hàm lượng chất dinh dưỡng bên trong. Bạn có thể nướng một số thực phẩm đơn giản như: bánh mì, pizza, sandwich,… bằng chức năng nướng của lị vi sóng nên rất tiện lợi trong q trình sử dụng.

Hấp:

Luộc rau thơng thường u cầu bạn phải dùng nồi nước sôi rồi thả rau vào. Tuy nhiên, hồn tồn có thể sử dụng lị vi sóng để hấp/luộc rau mà khơng cần dùng nước. Cách làm này sẽ giúp rau giữ được nhiều vitamin hơn do hoàn thành trong thời gian ngắn hơn.

Cách thức chỉ đơn giản là cho rau lên đĩa, đậy kín lại và để ở nhiệt độ cao. Đối với các loại rau mềm như cải bó xơi, nấm, đậu trắng thì chỉ cần bật khoảng 30 giây. Tuy nhiên, những loại củ cứng và giịn như củ cải, cà rốt, thì cần từ 3-4 phút.

Nấu:

Nấu nhiều giai đoạn, nấu bằng hơi nước.

Lị vi sóng có thể nấu được hầu hết các loại thực phẩm mà vẫn đảm bảo được thức ăn chín đều. Tùy vào từng loại món ăn mà bạn lựa chọn thời gian và cơng suất thích hợp để nấu.

Chức năng nấu nhiều giai đoạn sẽ giúp bạn thực hiện liền mạch 2 hay 3 công đoạn (rã đông/nấu/nướng) mà không cần phải dừng lò lại để điều chỉnh thêm.

Nấu bằng hơi nước là chức năng nấu của lị vi sóng cao cấp, thơng thường lị sẽ có thêm 1 khay chứa nước. Chỉ cần châm đầy nước vào khay, khi nấu hơi nước được cung cấp vào khoang lò bằng hệ thống thông hơi đặc biệt. Nhờ cách này mà món ăn mềm và ẩm, gần giống như khi hấp thức ăn bằng lị vi sóng, bạn sẽ khơng lo món ăn bị khơ hay cháy.

Thực đơn nấu tự động:

Tính năng này chỉ có ở các loại lị vi sóng điện tử, giúp bạn nấu thức ăn dễ dàng và không mất nhiều thời gian. Mỗi loại lị vi sóng có các thực đơn nấu tự động được thiết kế riêng. Bạn chỉ cần chọn loại thức ăn cần nấu là thịt, cá, pizza,.. trên bảng điều khiển và nhập trọng lượng vào. Lị vi sóng có thể tự động điều chỉnh thời gian, nhiệt độ và công suất cần thiết để nấu chín món ăn đó, bạn chỉ cần đợi báo thức của lị vi sóng để lấy thức ăn đã chín ra và thưởng thức.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Chức năng vừa vi sóng vừa nướng ở một số loại lị vi sóng giúp thức ăn nhanh chín đều từ bên trong và vàng bên ngoài. Khi nấu và nướng bằng hơi nước ở công suất cao, mỡ và muối có trong thực phẩm sẽ được loại bỏ tối ưu, mang lại những món ăn giàu dinh dưỡng tốt cho sức khỏe.

Công dụng diệt khuẩn và mọt:

Cơng dụng này thì có lẽ sẽ rất ít người biết đến, nhưng các nghiên cứu đã thực hiện cho thấy lị vi sóng có thể diệt khuẩn và mọt trên những vật phi kim loại.

<b>1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò vi sóng cơ bản </b>

Cấu tạo chính:

Buồng nấu lị vi sóng, vỏ máy, vi mạch điều khiển hoặc đồng hồ điều khiển, nguồn phát sóng, biến áp, tụ cao áp, thiết bị bảo vệ, quạt tản nhiệt, đĩa quay lị vi sóng, vỏ lị vi sóng được sơn tĩnh điện.

Nguyên lý hoạt động:

Khi khởi động lị vi sóng, sóng vi ba là các dao động điện từ với tần số 2450MHz được thổi vào trong buồng nấu qua ống dẫn sóng sau đó quạt tản sóng sẽ làm sóng vi ba trong khoang nấu phản xạ qua lại, thực phẩm trong lò vi sóng được xoay trịn để tiếp nhận đồng đều lượng sóng đó.

Sóng có tần số 2450MHz chỉ gây ảnh hưởng với nước ở dạng lỏng thông thường, cịn chất béo, đường thì khơng. Vì vậy khi vi sóng đi vào thực phẩm, các phân tử nước có trong thực phẩm sẽ dao động rất mạnh và chuyển thành nhiệt lượng làm chín thức ăn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>1.5 Thiết lập danh sách yêu cầu </b>

Bàn xoay trong khoang lò:

- Đĩa xoay, đường kính D < 300mm

- Trục xoay 3 chân đường kính phù hợp đĩa - Thời gian nấu: <60 phút

- Nhiệt độ tối đa trong lò: 160 độ C

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

D D

- Tấm chắn sóng: lưới kim loại với lỗ lưới <12cm (bước sóng của vi ba).

- Đĩa xoay: tránh vật liệu phản xạ sóng( các vật liệu kim loại). - Phím chức năng: cài đặt thông số.

- Vi điều khiển: tiếp nhận và xử lý dữ liệu cài đặt.

- Cảm biến: theo dõi nhiệt độ trong lị. Đầu ra:

- Màn hình: hiển thị thơng số cài đặt. - Nguồn phát sóng: sinh ra vi ba, thường là

đèn.

- Ống dẫn sóng: điều hướng cho chuyển động của các tia vi sóng vào trong khoang

- Con người: đảm bảo khỏi rò rỉ điện, nhiệt độ bên ngồi q nóng.

- Chỉ hoạt động với mức điện áp thiết kế. - Tạm dừng khi mở cửa khoang lò.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ 2.1 Tóm tắt xác định các vấn đề cơ bản </b>

Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua các yêu cầu không ảnh hưởng trực

<b>tiếp đến chức năng và cá rằng buộc khác </b>

Bàn xoay trong khoang lị phù hợp với kích thước khoang lò. Khả năng chịu tải:

 Khối lượng lị: 10-17 kg. Tín hiệu:

Đầu vào:

 Núm xoay vật lý: cài đặt chế độ.  Phím chức năng: cài đặt thơng số.

 Vi điều khiển: tiếp nhận và xử lý dữ liệu cài đặt.  Cảm biến: theo dõi nhiệt độ trong lị.

Đầu ra:

 Màn hình: hiển thị thông số cài đặt.

 Nguồn phát sóng: sinh ra vi ba, thường là đèn.

 Ống dẫn sóng: điều hướng cho chuyển động của các tia vi sóng vào trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

 Điện áp vào: 220V  Tần số: 50/60 Hz

 Điện áp ngõ ra: 1000-2000V  Thời gian nấu: <60 phút

 Nhiệt độ tối đa trong lò: 160 độ C. Vật liệu:

 Vỏ ngồi lị vi sóng: cứng cáp, chịu nhiệt, cách điện.  Khoang lò: cứng cáp, chịu nhiệt, phản xạ sóng.

 Tấm chắn sóng: lưới kim loại với lỗ lưới <12cm (bước sóng của vi ba).  Đĩa xoay: tránh vật liệu phản xạ sóng( các vật liệu kim loại).

An tồn:

 Hệ thống: bảo vệ dịng khi q tải và khi quá nhiệt.

 Con người: đảm bảo khỏi rị rỉ điện, nhiệt độ bên ngồi q nóng.  Chỉ hoạt động với mức điện áp thiết kế.

 Tạm dừng khi mở cửa khoang lò.

 Phương thức sản xuất: sản xuất hàng loạt số lượng lớn  Chất lượng hoàn thành: tiêu chuẩn về an toàn khi sử dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>2.2 Thiết lập cấu trúc chức năng </b>

<i>2.2.1 Chức năng tổng thể </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Chức năng chiếu sáng:

Chức năng tản nhiệt:

Chức năng thiết lập:

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Chức năng đo khối lượng thực phẩm:

Chức năng hiển thị trạng thái hoạt động:

Chức năng báo hiệu khẩn cấp:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Chức năng làm chín:

Chức năng đóng và ngắt nguồn điện:

<i>2.2.3 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc </i>

<b>Giải pháp </b>

<b>1 </b>

Thay đổi điện áp

Lấy điện 2 chân dẹt 2 chân tròn 3 chân dẹt

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

điện - cơ giảm tốc ^Motor

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Các nguyên tắc làm việc được kết hợp thành các biến thể được biểu diễn như trong bảng trên. Cụ thể những nguyên tắc được đặt ký hiệu cùng màu sẽ tạo thành một biến thể. Theo bảng ta có thể thấy có ba biến thể với ba màu khác nhau được chọn ra tương

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

ứng màu đỏ (biến thể 1), màu vàng (biến thể 2) và màu xanh (biến thể 3). Từ đây ta xét tới tính khả thi của các biến thể vừa được tạo ra.

Để lựa chọn ra được biến thể phù hợp nhất, ta tiến hành xây dựng các tiêu chí để đánh giá và so sánh các biến thể. Tuy nhiên độ phức tạp và quan trọng của các tiêu chí để đánh giá là khác nhau, vì thế để có thể bao quát và thấy được mức độ quan trọng của các tiêu chí, ta xây dựng một cây mục tiêu.

Trong cây mục tiêu bao gồm những tiêu chí đặt ra cho biến thể. Trong các tiêu chí lớn có những tiêu chí nhỏ hơn được đặt ra. Số điểm bên trái (w) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tiêu chí lớn hơn, số điểm bên phải (wt) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tổng thể hệ thống.

<i>2.2.5 Tổng hợp và đánh giá các tiêu chí </i>

Các chức năng con đã được xác định và đánh các chức năng con theo những mức độ khác nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<i>Bảng 2. 2: Điểm đánh giá cho các biến thể. </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Qua quá trình đánh giá ta thấy biến thể số 1 có số điểm đánh giá cao nhất và xếp hạng tổng thể tốt nhất. Điều đó cơ bản chứng tỏ biến thể 1 được tối ưu tốt nhất đối với các tiêu chí đề ra. Biến thể 1 do đó đại diện cho một giải pháp nguyên tắc tốt để bắt đầu giai đoạn thiết kế cụ thể.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<i>3.1.2 Tạo nhóm chức năng </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<i>3.1.3 Xác lập các layout thô - xác định các bộ thực hiện chức năng chính </i>

Đây là một bước quan trọng trong việc thiết kế lớp sản phẩm. Từ các khối chức năng tổng hợp được, nhóm thiết kế sẽ tiến hành bố trí hình học cho sản phẩm lị vi sóng bằng việc xây dựng một bản phác thảo biểu thị rõ vị trí hình học tương đối giữa các khối trong sản phẩm sao cho sản phẩm có thể hoạt động, lắp đặt, sửa chữa một cách thuận

Sau khi định hình layout vị trí cho các bộ phận, ta tiến hành ghép nhóm cho một số các các cụm bộ phận có chung thiết kế để bố trí trí hình học và có được bố trí hình học tương quan giữa các layout như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<i>Hình 3. 4: Bố trí layout thơ cho concept lị vi sóng. </i>

Với mỗi nhóm bộ phận thiết kế sẽ có một vài chi tiết chung có tương quan hình học và vị trí không với nhau. Do vậy, ta sắp xếp cho các nhóm có bộ phận chung cùng thiết kế với nhau. Bảng dưới đây thể mô tả một số chức năng và nhiệm vụ đặt ra cho các

</div>