Ðộc đáo máy lựa hạnh “2 trong 1”
“Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước” là giải pháp sáng tạo khoa học kỹ thuật của nhóm học sinh Lê Quốc Cư, Tô Hữu Bằng và Nguyễn Hồng Hải, Trường THCS-THPT Trường Xuân (huyện Thới Lai, TP Cần Thơ). Máy thay người, có thể làm cùng lúc “2 trong 1”: vừa lựa chọn độ chín, vừa lựa chọn kích thước trái - giải pháp này có tính khả thi và hiệu quả kinh tế cao.
3 nam sinh đồng tác giả giải pháp “Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước”, từ phải qua: Quốc Cư, Hữu Bằng và Hồng Hải.
Hạnh (hay có nơi gọi là tắc) là cây trồng khá phổ biến ở các tỉnh, thành ÐBSCL, trong đó có huyện Thới Lai, TP Cần Thơ. Riêng nhà em Lê Quốc Cư nhiều năm qua vươn lên khá giả nhờ cây hạnh. Mỗi vụ thu hoạch, cha mẹ em có thể hái đến vài tấn trái. Ðể trái hạnh bán được giá, nông dân phải tuyển lựa trước khi cân cho thương lái: loại ra những trái đã chín có màu vàng và phân loại trái theo kích thước.Công việc này rất mất thời gian và công sức. Thấu hiểu nỗi vất vả của cha mẹ, Quốc Cư đã cùng với 2 bạn cùng lớp là Hồng Hải và Hữu Bằng nghĩ ra việc sáng tạo “Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước”.
Giải pháp của 3 nam sinh vừa đoạt giải Nhất Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng TP Cần Thơ lần thứ 9, năm 2019-2020. Thầy Ðặng Văn Lành, Phó Hiệu trưởng Trường THCS-THPT Trường Xuân, cho biết: Khi biết nhóm học sinh có ý tưởng thực hiện sáng kiến này, nhà trường rất ủng hộ và cử giáo viên hướng dẫn các em. Những năm qua, phong trào nghiên cứu, sáng tạo kỹ thuật trong học đường của nhà trường đạt nhiều thành tích nhưng đây là lần đầu tiên có học sinh đoạt giải Nhất cấp thành phố. Hiện, giải pháp “Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước” đã được gửi tham gia Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc.
Theo em Lê Quốc Cư, hệ thống của máy được lập trình bằng ứng dụng Arduino IDE. Tín hiệu thông báo của hệ thống được gửi lên điện thoại di động thông qua ứng dụng Blynk. Kết cấu của máy gồm 3 tầng và tầng điều khiển. Tầng 3, trên cùng, gồm máng đựng hạnh, cảm biến hồng ngoại, 2 động cơ Servo SG90 và đường dẫn hạnh xuống tầng 2. Tầng 2 gồm 1 động cơ Servo SG90, 1 webcam cổng USB. Tầng 1 gồm 1 đĩa hình phễu, động cơ giảm tốc 12V, 1 vòng kim loại quấn tròn quanh đĩa phễu, 3 máng đựng hạnh khi phân loại và máng đựng hạnh vàng. Với tầng điều khiển, 3 mạch Arduino Uno R3, 1 mạch Arduino Nano, 1 mạch Node MCU ESP8266, màn hình LCD, mạch giảm tốc động cơ 12V, 3 cảm biến khối lượng Loadcell và hệ thống mạch trung tâm dùng để điều khiển cả hệ thống.
Em Nguyễn Hồng Hải lý giải thêm về nguyên lý hoạt động của máy: Với tầng 3, khi quả hạnh được đưa lên máng thì sẽ chạy xuống đường dẫn, Servo2 đẩy xuống tầng 2. Khi đường chạy xuống hết hạnh thì tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại sẽ trả về tín hiệu LOW, lúc này Servo1 sẽ gạt để tìm hạnh. Ðến khi có hạnh thì cảm biến hồng ngoại chuyển sang tín hiệu HIGH, Servo1 sẽ dừng gạt và Servo2 sẽ đẩy hạnh xuống tầng 2 tiếp tục. Quá trình này cứ liên tục lặp lại. Ở tầng 2 có lắp đặt camera. Khi camera bắt được màu xanh hay màu vàng thì sẽ truyền tín hiệu về cho Labview xử lý dữ liệu màu. Do có cài đặt giá trị giới hạn bảng màu nên khi máy gặp hạnh màu vàng (tức hạnh đã chín) sẽ tự động loại thải ra máng riêng; khi gặp màu xanh thì tiếp tục quá trình phân loại theo kích thước. Số trái hạnh xanh và hạnh vàng được đếm và thông báo lên màn hình LCD nhờ dữ liệu từ Labview gửi về Arduino.
Khi hạnh xanh đã được phân biệt và dẫn xuống tầng 1 thì được lăn vào đĩa hình phễu đang xoay, do tác dụng của lực ly tâm khi vật chuyển động tròn, nên hạnh sẽ có xu hướng lăn ra phía ngoài. Ở đây, máy có hệ thống nâng trục tạo thành khe hở theo kích thước để phân loại trái, theo 3 kích cỡ: trái có đường kính từ 1cm trở xuống, trái có đường kính từ 1cm đến 2cm và trái có đường kính lớn hơn 2cm. Ðiểm ưu việt của máy là khi lựa đến một khối lượng nhất định (tùy chỉnh), hệ thống sẽ báo qua điện thoại đã đạt ngưỡng (ví dụ như 0,5kg) thông qua ứng dụng Blynk.
Thực tế ứng dụng cho thấy, “Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước” có thể áp dụng lựa hạnh trực tiếp ở mọi nơi, dễ làm và tính khả thi cao. Trước đây, mô hình lựa kích thước hạnh đã có nhưng chưa đủ linh hoạt vì người dùng cần lựa màu sắc trước rồi mới đem ra lựa kích thước. Mô hình này đã làm được cùng lúc 2 nhiệm vụ. Kết cấu của máy cũng gọn và bắt mắt hơn. Các tác giả sáng kiến tính toán, nếu máy hoạt động liên tục trong 8 giờ thì số trái hạnh lựa được trung bình là 7.200 trái. Một công nhân lao động trong 8 giờ lựa được 140kg hạnh theo màu sắc và kích thước, tương đương với khoảng 7.500 trái hạnh. Như vậy, công suất làm việc của máy và của một người làm việc là tương đương nhau. Nhưng xét về lợi ích kinh tế, giá nhân công cho 1 người khoảng 150.000-200.000 đồng/ngày, trong khi máy chỉ tốn... 5.000 đồng để chi phí cho 2kwh điện.
Em Tô Hữu Bằng kỳ vọng: Nếu mô hình được áp dụng vào quy trình công nghiệp sẽ làm tăng lợi nhuận cho công ty, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Sắp tới, nhóm sẽ nâng cao quy mô, công suất hoạt động của máy để có thể tăng năng suất lao động bằng 3-4 nhân công làm việc 1 ngày. “Máy lựa hạnh tự động theo màu sắc và kích thước” nếu được nhân rộng và cải tiến sẽ mang lại nhiều lợi ích cho nông dân trồng hạnh.
Bài, ảnh: ĐĂNG HUỲNH
