Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
276
CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH HỆ THỐNG
ĐẢO TRẤU NỀN CHO CHUỒNG TRẠI CHĂN NUÔI GIA CẦM
Trần Thị Chung Thủy, Ngô Hoài Nam
Trường Đại học Thủy lợi, email: tranchungthuy@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Chăn nuôi gia cầm là một trong những
ngành nông nghiệp quan trọng, đóng góp lớn
vào nguồn cung thực phẩm và kinh tế nông
thôn. Tuy nhiên, các hoạt động chăn nuôi gia
cầm hiện nay gặp phải nhiều thách thức như
chi phí nguyên liệu, ô nhiễm môi trường và
sức khỏe của gia cầm. Một trong những yếu
tố ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe của gia
cầm và hiệu suất chăn nuôi là điều kiện
chuồng trại. Hệ thống chuồng trại không đảm
bảo vệ sinh và không khí ô nhiễm có thể dẫn
đến các bệnh tật, giảm năng suất và tăng chi
phí chăn nuôi.
Hình 1. Trấu được sử dụng để làm nền cho
trại gia cầm nuôi bằng công nghệ cao tại trang
trại gà ở thôn Khe Sú, xã Thượng Yên Công,
thành phố Uông Bí, Quảng Ninh
Trấu là phế phẩm từ quá trình xay xát lúa
gạo, có sẵn và rẻ tiền, có khả năng hấp thụ tốt
và kháng khuẩn tự nhiên. Việc sử dụng trấu
làm nền có thể giúp cải thiện điều kiện vệ
sinh chuồng trại, giảm thiểu ô nhiễm và nâng
cao sức khỏe cho gia cầm [1]. Tuy nhiên, trấu
nền phải đảm bảo sạch, tơi, thoáng khí. Vì
vậy, việc đảo trấu định kỳ là rất cần thiết.
Nhưng do nhiều lý do đặc thù, hiện nay việc
đảo trấu nền cho các chuồng trại vẫn phải
thực hiện thủ công, tiêu tốn công sức và thời
gian của công nhân.
Xuất phát từ thực tế này, nhóm nghiên cứu
đã đặt mục tiêu "Nghiên cứu chế tạo mô hình
máy đảo trấu nền cho chuồng trại chăn nuôi
gia cầm" nhằm thiết kế, chế tạo và thử
nghiệm mô hình máy đảo trấu nền tự động
cho chuồng trại gia cầm. Qua đó, đánh giá
hiệu quả của hệ thống này trong việc cải
thiện điều kiện vệ sinh, giảm thiểu ô nhiễm
và nâng cao hiệu suất chăn nuôi, trên cơ sở
đó cải tiến mô hình và áp dụng thử nghiệm
trong thực tế, góp phần phát triển ngành chăn
nuôi bền vững và thân thiện với môi trường.
Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và thử nghiệm chế
độ tự động được lập trình sẵn của máy.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đầu tiên tiến hành khảo sát các chuồng trại
chăn nuôi gia cầm hiện có để hiểu rõ các vấn
đề liên quan đến môi trường, vệ sinh và hiệu
quả sử dụng nguyên liệu hiện tại. Tiếp đó là
thu thập dữ liệu về các loại nguyên liệu sử
dụng làm nền chuồng, điều kiện khí hậu, quy
mô chăn nuôi, và các yếu tố ảnh hưởng đến
sức khỏe của gia cầm.
Khảo sát và đánh giá thực trạng được tiến
hành để thiết kế mô hình mô phỏng (hình 2).
Trên cơ sở đó, lắp đặt mô hình thực tế (hình 3).
Sau khi lắp các thiết bị vào mô hình, cần tiến
hành điều chỉnh và hiệu chỉnh mô hình để đảm
bảo rằng nó hoạt động đúng và chính xác.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
277
Khi lựa chọn các thiết bị cũng cần có sự
tính toán kỹ lưỡng. Động cơ cần phải có mô
men cao để có thể chịu tải và đảo trấu hiệu
quả. Bộ truyền động cần phải đủ sự gọn nhẹ
và chắc chắn nhằm không cản trở quá nhiều
không gian chuồng trại, bộ điều khiển và
thuật toán cần dựa trên thực tế, xét thấy bộ
điều khiển logic PLC có thể đáp ứng được
điều kiện thực tế của chuồng trại cũng như
tính mạnh mẽ của thiết bị nên chúng tôi đã
quyết định chọn PLC làm bộ điều khiển
chính của hệ thống.
Hình 2. Thiết kế mô hình
mô phỏng máy đảo trấu
Hình 3. Mô hình mô phỏng
máy đảo trấu thực tế
Bộ đảo tham gia hai chuyển động: quay và
tịnh tiến dọc, điều chỉnh có thể bao gồm việc
điều chỉnh góc và vị trí của các động cơ, hiệu
chỉnh các thông số cài đặt và đánh giá lại tính
chính xác của các động cơ. Cơ cấu giúp bộ
đảo di chuyển theo phương dọc chính là cơ
cấu vít me bánh răng, khi trục vít me quay,
đai ốc sẽ tịnh tiến theo ren của trục vít giúp
bộ đảo di chuyển theo chiều dọc.
Cuối cùng, cần tiến hành kiểm tra và đánh
giá mô hình để đảm bảo rằng nó đáp ứng các
yêu cầu nghiên cứu và phát triển. Sử dụng
các phần mềm đo đạc và thiết bị kiểm tra để
đánh giá tính chính xác, độ tin cậy và hiệu
suất của mô hình.
Sau khi đã có được mô hình mô phỏng
thực tế, sẽ tiến hành viết chương trình điều
khiển hệ thống theo sơ đồ:
Hình 4. Sơ đồ hệ thống sử dụng PLC
Hệ thống sử dụng PLC [4], [5] và ngôn
ngữ ladder để thực hiện điều khiển [6], có thể
thiết lập các chế độ tự động đảo theo ngày,
tháng và lặp lại.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Hệ thống đảo trấu nền có các thông số kỹ
thuật được thể hiện trong bảng 1 và có giao
diện bên ngoài như trong hình 3, hình 5.
Bảng 1. Các thông số kỹ thuật chung
của mô hình hệ thống
STT Thông số Giá trị
1 Nguồn điện đầu vào 220 VAC - 50 Hz
2 Nguồn điện đầu ra 10-24 VDC
3 Dòng điện tối đa 50 mA
4 Công suất tiêu thụ 10 W
6 Kích thước mô hình chung
(Dài Rộng Cao): 40 30 25 cm
7 Kích thước bộ đảo
(Dài Rộng Cao): 23 15 15 cm
8 Trọng lượng 1 kg
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
278
Hệ thống có thể chạy ở chế độ tự động
bằng cách thiết lập trong chương trình một bộ
đếm thời gian (timer) để tính toán thời gian
bộ đảo sẽ đi hết hành trình chuồng trại.Với
chế độ tự động, máy sẽ hoạt động ở điện áp
cố định, chỉ cần nhấn công tắc khởi động một
lần, hệ thống sẽ tự động hóa việc đảo trấu
như đã thiết lập sẵn.
Hình 5. Thử nghiệm hoạt động
của mô hình đảo trấu nền
Hệ thống cũng sẽ tự động đảo chiều đi
ngược trở lại sau khi đi hết hành trình chuồng
bằng cách sử dụng một mạch cầu H cho phép
đảo chiều động cơ tịnh tiến sau khi bộ đảo đã
đi hết hành trình chuồng.
Khi muốn dừng hệ thống, chỉ cần nhấn
công tắc một lần nữa là hệ thống sẽ dừng cho
tới khi được mở lại.
Ưu điểm của chế độ tự động là có thể tự
động hoàn thành chu trình đảo, giảm thiểu
thời gian và công sức cho chủ trang trại.
Hệ thống đã được thử nghiệm với loại trấu
có độ nén tương đương với nền trấu thật ở
trang trại.
Thử nghiệm chạy thuận chiều chuồng trại:
thời gian đảo chạy 2 phút, dừng nghỉ 1 phút,
tiếp tục chạy hết hành trình 2 phút.
Thử nghiệm chạy ngược chiều chuồng trại:
Bộ đảo chạy ngược lại, di chuyển 2 phút,
dừng nghỉ 1 phút rồi tiếp tục chạy về vị trí
ban đầu
Kết quả cho ra được mẫu trấu tơi, xốp,
không còn bị vén cục do các chất thải của các
loại gia cầm. Hệ thống cũng hoạt động ổn
định và chính xác như đã cài đặt sẵn, đảm
bảo thời gian đảo và quy trình đảo đúng với
mục tiêu ban đầu đề ra.
4. KẾT LUẬN
Đã chế tạo và thử nghiệm mô hình hệ
thống đảo trấu nền cho chuồng trại chăn nuôi
gia cầm, có khả năng đảm bảo vệ sinh khu
vực chăn nuôi, tránh các bệnh trên gia cầm.
Hệ thống này có thể đáp ứng được các yêu
cầu về kỹ thuật và nhu cầu thực tế. Các thông
số quan trọng như thời gian đảo, lịch trình
đảo cũng được đo và ghi lại để đánh giá hiệu
suất của hệ thống.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Garcês, S. M. S. Afonso , A. Chilundo ,
and C. T. S. Jairoce, (2013), Evaluation of
different litter materials for broiler
production in a hot and humid environment,
J. Appl. Poult. Res. 22 :168-176,
http://dx.doi.org/ 10.3382/japr.2012-00547.
[2] https://baonghean.vn/nuoi-ga-nhan-ha-bang-
cach-dung-trau-lam-dem-lot-10169005.html.
[3] https://vbio.vn/cach-lam-dem-lot-sinh-hoc-
nuoi-ga/.
[4] W. Bolton, (2006), Programmable Logic
Controllers 4th Edition, ISBN-13: 978-0-
7506-8112-4 .
[5] Norazila Posdzi, Poloteknik Ungku Omar,
(2023), Programmable logic controller
(PLC): programming & Application, ISBN:
978-967-2421-35-1.
[6] Mitsubishi Electric, (2010), MELSEC FX
Family Programmable Logic Controllers
Beginner´s Manual.
[7] Tom Mejer Antonsen, (2019), PLC
Programming: Motor control using ST
programming or LADDER Diagram,
DOI:10.13140/RG.2.2.11165.46561.