Hệ thống có 03 chế độ hoạt động: chế độ báo động, chế độ không báo động và chế độ trẻ em. Mặc định hệ thống luôn được đặt ở chế độ báo động, người dùng có thể sử dụng nút bấm để lựa chọn các chế độ khác, vị trí nút bấm được đặt trên cao, được bảo vệ cẩn thận để tránh nước và trẻ nhỏ không với tới được.Chế độ báo động: Van xả đáy luôn được mở. Nếu có trẻ tự ý vào phòng tắm, bật công tắc để xả nước vào bồn tắm thì van xả nước sẽ không được mở đồng thời hệ thống sẽ bật báo động. Còi báo động chỉ tắt khi trẻ ra khỏi phòng tắm hoặc có người lớn vào chuyển sang chế độ không báo động.Chế độ không báo động: Khi người lớn vào phòng tắm, sử dụng nút bấm để chuyển sang chế độ này thì có thể sử dụng bồn tắm bình thường. Ở chế độ này, có thêm chức năng tự động khóa vời nước khi nước đã đầy bồn tắm: Khi xả nước vào bồn tắm gần đầy thì còi chíp sẽ phát tín hiệu (tít.tít.tít...) nhắc nhở, nếu ta không chủ động tắt công tắc để khóa vòi nước thì khi nước đầy bồn tắm, hệ thống sẽ tự động khóa vời nước lại.Chế độ trẻ em: Khi người lớn đang tắm cho trẻ, nhưng có việc đột xuất cần rời khỏi trẻ trong một thời gian ngắn (lấy khăn tắm, đồ tắm, nghe điện thoại, có khách tới nhà... ) thì có thể bật qua chế độ này. Ở chế độ này, trẻ sẽ an toàn khi ở một mình trong bồn tắm.Hệ thống điều khiển đèn trong phòng tắm tự động bật, tắt khi có người vào, ra khỏi phòng tắm.Hệ thống còn có chức năng đo và cảnh báo nhiệt độ nước trong bồn tắm. Ở cả 3 chế độ hoạt động trên, nếu nhiệt độ nước trong bồn tắm quá cao trên 450C (có thể gây nguy hiểm cho người tắm), lập tức còi chíp sẽ kêu “tít” liên hồi, đồng thời hệ thống sẽ khóa van nước nóng vào bồn tắm. Khi nhiệt độ trong bồn hạ thấp dưới 420C thì còi chíp sẽ tắt.
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 MỤC LỤC A PHẦN CHUNG .3 I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .3 II Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI III MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III.1 Mục tiêu chung III.2 Mục tiêu cụ thể IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU .4 V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .4 V.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết V.2 Phương pháp thực nghiệm, bao gồm: V.2.1 Thực nghiệm thăm dị, tìm hiểu nghiên cứu có liên quan đến đề tài .5 V.2.2 Thực nghiệm định lượng VI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .6 VI.1 Tìm hiểu linh kiện điện tử có liên quan đến mạch nghiên cứu .6 VI.1.1 Tìm hiểu về Relay VI.1.2 Tìm hiểu về cảm biến chuyển động HC-SR501 V2 .6 VI.1.3 Tìm hiểu về IC vi điều khiển 89S52 VI.1.4 Tìm hiểu về IC khuếch đại đảo ULN 2803 VI.1.5 Tìm hiểu về LED VI.1.6 Tìm hiểu về Cảm biến Phát hiện mức nước không tiếp xúc PHNY26 VI.1.7 Tìm hiểu về module khống chế nhiệt độ MH001209 10 VI.1.8 Tìm hiểu về van khóa nước điều khiển điện .10 VI.2 Mạch hệ thống khóa cửa thông minh 12 VI.2.1 Sơ đồ khối bố trí mạch Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em 12 VI.2.2 Cấu tạo bồn tắm có chức chống đuối nước trẻ em .14 VI.2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em 14 V.3 Bo mạch đồng .18 V.4 Thực nghiệm .18 VII NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI .19 B KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 I KÊT́ QUẢ NGHIÊN CƯU ́ 20 II THAO ̉ LUÂN ̣ 22 C KẾT LUẬN KHOA HỌC 22 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 A PHẦN CHUNG I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Khi xã hội ngày phát triển, điều kiện kinh tế ngày tốt hơn, việc lắp đặt bồn tắm gia đình trở nên thơng dụng, đô thị Bồn tắm giúp người thư giãn sau thời gian làm việc mệt nhọc Tuy nhiên việc sử dụng khơng cẩn thận xảy tai nạn đuối nước thương tâm Trang web http://kenh14.vn có đăng Bé gái tuổi chết bồn tắm phút sơ suất người giúp việc; hay trang web http://2sao.vn có Bé gái tuổi chết đuối bồn tắm sơ suất người mẹ; trang http://vietnamnet.vn đưa tin Bé gái tuổi chết đuối bồn tắm nhà Hà nội… Trên thị trường có nhiều loại bồn tắm với chức tiện ích khác Từ loại bồn tắm bình thường có giá vài triệu đồng đến bồn tắm cao cấp có hệ thống massage nước với giá thành cao lên đến hàng trăm triệu đồng Tuy nhiên chưa có sản phẩm có chức chống đuối nước cho trẻ em Trong thi khoa học kỹ thuật năm học 2017 - 2018 đội chúng em tham gia thi với đề tài “Bồn tắm thông minh chống đuối nước”, nhiên số chức hệ thống chưa tối ưu, mạch hoạt động chưa ổn định mơ hình trưng bày sản phẩn chưa thể hết chức sản phẩm nên đề tài không đạt giải Xuất phát từ lý đội chúng em lựa chọn nghiên cứu đề tài “Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em” II Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Nếu đề tài nghiên cứu chế tạo thành cơng góp phần hạn chế trẻ em bị đuối nước Sản phẩm áp dụng rộng rãi bồn tắm hộ gia đình III MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III.1 Mục tiêu chung Nghiên cứu chế tạo hệ thống mạch điện tử có khả báo động trẻ nhỏ tự ý sử dụng bồn tắm Nghiên cứu chế tạo mạch điện đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng, dễ lắp đặt phòng tắm III.2 Mục tiêu cụ thể Hệ thống có 03 chế độ hoạt động: chế độ báo động, chế độ không báo động chế độ trẻ em Mặc định hệ thống đặt chế độ báo động, người ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 dùng sử dụng nút bấm để lựa chọn chế độ khác, vị trí nút bấm đặt cao, bảo vệ cẩn thận để tránh nước trẻ nhỏ không với tới Chế độ báo động: Van xả đáy ln mở Nếu có trẻ tự ý vào phịng tắm, bật cơng tắc để xả nước vào bồn tắm van xả nước không mở đồng thời hệ thống bật báo động Còi báo động tắt trẻ khỏi phịng tắm có người lớn vào chuyển sang chế độ không báo động Chế độ không báo động: Khi người lớn vào phòng tắm, sử dụng nút bấm để chuyển sang chế độ sử dụng bồn tắm bình thường Ở chế độ này, có thêm chức tự động khóa vời nước nước đầy bồn tắm: Khi xả nước vào bồn tắm gần đầy cịi chíp phát tín hiệu (tít.tít.tít ) nhắc nhở, ta không chủ động tắt công tắc để khóa vịi nước nước đầy bồn tắm, hệ thống tự động khóa vời nước lại Chế độ trẻ em: Khi người lớn tắm cho trẻ, có việc đột xuất cần rời khỏi trẻ thời gian ngắn (lấy khăn tắm, đồ tắm, nghe điện thoại, có khách tới nhà ) bật qua chế độ Ở chế độ này, trẻ an tồn bồn tắm Hệ thống điều khiển đèn phòng tắm tự động bật, tắt có người vào, khỏi phịng tắm Hệ thống cịn có chức đo cảnh báo nhiệt độ nước bồn tắm Ở chế độ hoạt động trên, nhiệt độ nước bồn tắm cao 45 0C (có thể gây nguy hiểm cho người tắm), cịi chíp kêu “tít” liên hồi, đồng thời hệ thống khóa van nước nóng vào bồn tắm Khi nhiệt độ bồn hạ thấp 420C cịi chíp tắt IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đề tài nghiên cứu phạm vi kiến thức học sinh cấp trung học phổ thông kết hợp với kiến thức nâng cao lập trình vi điều khiển cho IC V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thút Thơng qua sách tham khảo hệ thống Intener, đội tìm hiểu, nghiên cứu loại linh kiện điện tử loại mạch điện tử có liên quan đến đề tài Nghiên cứu loại cảm biến mức nước, cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động Nghiên cứu van nước khóa tự động điện Nghiên cứu, tìm hiểu IC vi điều khiển 89S52 Nghiên cứu phần mềm lập trình cho vi điều khiển 89S52: Keil C Nghiên cứu phần mềm nạp chương trình cho vi điều khiển 89S52: Progisp phiên 1.72 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 V.2 Phương pháp thực nghiệm, bao gồm: V.2.1 Thực nghiệm thăm dị, tìm hiểu nghiên cứu có liên quan đến đề tài Thông qua hệ thống internet chúng tơi tìm hiểu số sản phẩm có liên quan đến đề tài như: Trang web http://butkythuatso.com/thiet-bi-giamsat/chi-tiet/thiet-bi-chong-duoi-nuoc-cho-be-boi có giới thiệu Chống đuối nước cho bể bơi Thiết bị báo động bể bơi sản phẩm công nghệ cao sử dụng cảm biến điện tử để phát trẻ em hay vật nuôi nặng khoảng 6-9kg trở lên ngã xuống nước bể bơi Giá thành sản phẩm tương đối cao 5.500.000đ Trang web http://butkythuatso.com/thiet-bigiam-sat/chi-tiet/may-bao-dong-chong-duoinuoc giới thiệu sảm phẩm Máy báo động chống đuối nước Máy báo động chống đuối nước sản phẩm trí tuệ công nghệ cao Vừa kết hợp báo động chống thất lạc trẻ hay đồ vật, vật nuôi vừa máy báo động trẻ nhỏ, vật nuôi rơi ngã xuống Hạn chế vủa sản phẩm khoảng cách phát báo động khoảng 5m đến 50 m Sản phẩm bán với giá 2.500.000 đồng Hiện tại, thị trường chưa có sản phẩm có chức giống với sản phẩm đề tài mà nhóm nghiên cứu Nhóm tiến hành phân tích hạn chế đề tài mà nhóm tham gia thi khoa học kỹ thuật năm 2017 - 2018 Trên sở bổ sung phần cứng, viết lại chưng trình phần mềm khắc phục hạn chế, thiếu sót cho đời sảm phẩm ưu việt V.2.2 Thực nghiệm định lượng Tiến hành vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Lắp ráp phần cứng bo mạch thử nghiệm Sử dụng phần mềm Kiel C viết chương trình phần mềm cho IC 89S52 Sử dụng phần mềm nạp chương trình Progisp 1.72 nạp cho IC 89S52 Chạy thử nghiệm sản phẩm Xây dựng mô hình sản phẩm, lắp ráp mạch, chạy thử nghiệm sản phẩm mơ hình ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 VI NỢI DUNG NGHIÊN CỨU VI.1 Tìm hiểu linh kiện điện tử có liên quan đến mạch nghiên cứu VI.1.1 Tìm hiểu Relay Rơle thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ điều khiển làm việc mạch điện động lực Relay thiết bị điện tử có thời gian tác động chậm Thời gian tác động (ttđ): Là thời gian kể từ thời điểm cung cấp tín hiệu cho đầu vào, đến lúc cấu chấp hành làm việc Với rơle điện từ quãng thời gian cuộn dây cung cấp dòng (hay áp) lúc hệ thống tiếp điểm đóng hồn tồn (với tiếp điểm thường mở) mở hồn tồn (với tiếp điểm thường đóng) Với loại relay khác thời gian tác động khác nhau, với relay điện từ thời gian từ đến 20 ms (http://ptth-phanchutrinhphuyen.violet.vn/present/same/entry_id/8505591) VI.1.2 Tìm hiểu cảm biến chuyển động HC-SR501 V2 - Sử dụng điện áp: 4.5-20V - Đầu ra: 0-3.3V - Thứ tự chân: Vcc OUT GND - Thời gian trễ: điều chỉnh khoảng 0.5-200S - Kích thước PCB:32mmx24mm - Góc quét 5s Điện áp sử dụng: Sử dụng điện áp từ 5-12V ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Cài đặt: Khi khởi tạo, Module cần thời gian khởi tạo khoảng phút Trong thời gian này, moudle tạo điện áp cao từ 1-3 lần sau vào chế độ chờ Điện áp 1.5 - 3.3V VI.1.3 Tìm hiểu IC vi điều khiển 89S52 Chân VCC: Chân số 40 VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển Nguồn điện cấp +5V±0.5 Chân GND:Chân số 20 nối GND(hay nối Mass) Khi thiết kế cần sử dụng mạch ổn áp để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản sử dụng IC ổn áp 7805 Port (P0) Port gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên ngồi vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngồi, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngồi), đồng thời Port cịn dùng để định địa nhớ 4.Port (P1) Port P1 gồm chân (từ chân đến chân 8), có chức làm đường xuất/nhập, khơng có chức khác 5.Port (P2) Port gồm chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: Chức xuất/nhập Chức bus địa cao (A8-A15): kết nối với nhớ ngồi có dung lượng lớn,cần byte để định địa nhớ, byte thấp P0 đảm nhận, byte cao P2 đảm nhận 6.Port (P3) Port gồm chân (từ chân 10 đến 17): Chức xuất/nhập ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Với chân có chức riêng thứ hai bảng sau Bit Tên Chức P3.0 RxD Ngõ vào nhận liệu nối tiếp P3.1 TxD Ngõ xuất liệu nối tiếp P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.4 T0 Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.5 T1 Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.6 WR Ngõ điều khiển ghi liệu lên nhớ P3.7 RD Ngõ điều khiển đọc liệu từ nhớ bên P1.0 T2 Ngõ vào Timer/Counter thứ P1.1 T2X Ngõ Nạp lại/thu nhận Timer/Counter thứ Chân RESET (RST) Ngõ vào RST chân ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển Hệ thống thiết lập lại giá trị ban đầu ngõ mức tối thiểu chu kì máy 8.Chân XTAL1 XTAL2 Hai chân có vị trí chân 18 19 sử dụng để nhận nguồn xung clock từ bên để hoạt động, thường ghép nối với thạch anh tụ để tạo nguồn xung clock ổn định Chân cho phép nhớ chương trình PSEN PSEN ( program store enable) tín hiệu xuất chân 29 dùng để truy xuất nhớ chương trình ngồi Chân thường nối với chân OE (output enable) ROM Khi vi điều khiển làm việc với nhớ chương trình ngồi, chân phát tín hiệu kích hoạt mức thấp kích hoạt lần chu kì máy Khi thực thi chương trình ROM nội, chân trì mức logic khơng tích cực (logic 1) (Khơng cần kết nối chân không sử dụng đến) 10 Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) Khi Vi điều khiển truy xuất nhớ từ bên ngoài, port vừa có chức bus địa chỉ, vừa có chức bus liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa đường liệu kết nối chúng với IC chốt Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, dùng tín hiệu ngõ ALE làm xung clock cung cấp cho phần khác hệ thống Ghi chú: khơng sử dụng bỏ trống chân 11 Chân EA Chân EA dùng để xác định chương trình thực lấy từ ROM nội hay ROM ngoại Khi EA nối với logic 1(+5V) Vi điều khiển thực chương trình lấy từ nhớ nội ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Khi EA nối với logic 0(0V) Vi điều khiển thực chương trình lấy từ nhớ ngoại VI.1.4 Tìm hiểu IC khuếch đại đảo ULN 2803 ULN 2803 gồm 18 chân Các chân từ đến tín hiệu vào, chân nối mát, chân 10 nối với dương nguồn 12V, chân từ 11 đến 18 tín hiệu đầu tương ứng ULN 2803 IC khuếch đại đảo, tức tín hiệu đầu vào mức (mức cao) tín hiệu đầu mức thấp (mức 0), ngược lại VI.1.5 Tìm hiểu LED LED (viết tắt Light Emitting Diode, có nghĩa điốt phát quang) điốt có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với khối bán dẫn loại n Đối với led thường điện áp sử dụng thường là: - Với led dỏ: 1.4 - 1.8v - Led xanh, vàng loại: 2.2 - 2.8v - Dòng led thường thấp khoảng - 10mA Đối với led siêu sáng: - Đỏ, vàng: 2.2 -2.4v - Xanh loại: 3.2 -3.4v - Trắng: 4.0 - 4.4v - Dòng điện led siêu sáng 17 - 20mA Đối với số loại led chân thường 35 đến 50mA Các loại led cơng suất cao từ 135 đến 700mA VI.1.6 Tìm hiểu Cảm biến Phát mức nước không tiếp xúc PHN-Y26 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Điện áp: – 24V DC Dòng điện: 10mA Nhiệt độ làm việc: – 85 0C Phát nước với độ dầy thành bể lên tới 20 mm Kích thước: 13,5 – 34,5 mm Chân OUT: Tín hiệu MODE nối với GND thì: Phát có nước OUT mức thấp 0(V), khơng có nước mức cao (5-24V) MODE khơng nối với GND thì: Phát có nước OUT mức cao (5-24V), khơng có nước mức thấp 0(V) VI.1.7 Tìm hiểu module khống chế nhiệt độ MH001209 Tính khống chế nhiệt độ, điều khiển đóng ngắt relay Các thơng số kỹ thuật: Khống chế nhiệt độ relay Phạm vi hoạt động đến 1000C Độ xác: 0,10C Thời gian cập nhật 0,5s Điện áp vào 12VDC Đầu tiếp điểm relay Dòng điện tiêu thụ mạch < 3mA, bật relay < 60mA Đầu nhiệt độ: Nhiệt điện trở 10K 0,5m cảm biến khơng thấm nước VI.1.8 Tìm hiểu van khóa nước điều khiển điện a Van điện từ Van điện từ hay gọi solenoid valve loại van đóng, mở nhờ điều khiển cuộn dây điện từ dòng điện 12V DC, 24V DC 220V AC theo chế hoạt động On/Off Van điện từ thiết bị thông dụng, có vai trị quan trọng khơng thể thiếu hệ thống ga, dầu, hơi, nước … nên tên gọi ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 van điện từ tương ứng với hệ thống đó, van điện từ hệ thống khí nén, van điện từ nước… Theo chức năng, van điện từ phân thành hai loại: - Van điện từ thường đóng: Đây dịng van thông dụng ngành công nghiệp điện dân dụng Với nguyên lý hoạt động van chế độ đóng chưa cấp điện, chế độ mở có dịng điện qua - Van điện từ thường mở: hoạt động ngược lại so với van thường đóng, van ln chế độ mở chưa cấp điện đóng có dịng điện chạy qua b Van khóa nước mơ tơ điện Van điều khiển điện van điều khiển mô tơ (motor) điện với điện áp 12V DC, 24V DC, 220V AC Khi cấp dòng điện vào mô tơ làm mô tơ quay, qua cấu mô tơ truyền chuyển động đến trục van tác động làm đĩa van quay làm van chuyển đổi từ trạng thái đóng sang mở từ mở sang đóng mở góc định ( van điều khiển điện tuyến tính) * Nguyên lý hoạt động van điều khiển điện: Van điều khiển điện trạng thái đóng mở tùy theo cách lắp đặt mục đích sử dụng Khi trạng thái ban đầu Để mở/đóng van điều khiển điện hệ thống điện cấp điện cho điều khiển, motor điều khiển quay tác động đến cấu truyền động biến chuyển động quay mô tơ thành chuyển động quay trục van Trục van quay làm đĩa đóng mở van quay tạo góc mở cho van Tùy theo Bộ điều Khiển On/Off hay tuyên tính điều khiển cho van mở hoàn toàn mở phần theo mục đích sử dụng ( có van điện On/Off - van điều khiển điện tuyến tính) Khi hết hành trình đóng/ mở van motor ngắt điện Để trở lại trạng thái ban đầu van hệ thống cấp lại điện để motor chuyển động quay theo chiều ngược lại tác động làm van đóng lại Khi motor chạy hết hành trình để đóng van mở van thơng qua cơng tắc hàng trình tự động ngắt điện Tránh cho điện phải ngâm điện lâu làm nóng động cở gây chập cháy điều khiển Van điều khiển motor điện không bị chập điện cháy nổ an tồn phịng tránh cháy nổ 10 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 VI.2 Mạch bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em VI.2.1 Sơ đồ khối bố trí mạch Bồn tắm thơng minh chống đuối nước trẻ em Đèn chiếu sáng Van xả nước bồn HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Van đưa nước vào bồn (nóng lạnh) Cảm biến chuyển động Cảm biến nhiệt độ Cảm biến mức nước Nút bấm lựa chọn chế độ Cơng tắc khóa, mở vịi nước Cịi báo động, cịi chíp * Các chức Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em - Tự động bật, tắt đèn có người vào phịng tắm - Đo cảnh báo nhiệt độ nước bồn tắm Nếu nhiệt độ cao hệ thống tự động khóa khơng cho nước nóng vào bồn - Tự động khóa nước vào bồn tắm nước bồn tắm đầy - Hệ thống có chế độ hoạt động: Chế độ báo động, chế độ không báo động chế độ trẻ em, mặc định hệ thống chế độ báo động * Nguyên tắc hoạt động: - Hệ thống có 03 chế độ hoạt động: chế độ báo động, chế độ không báo động chế độ trẻ em Mặc định hệ thống đặt chế độ báo động, người dùng sử dụng nút bấm để lựa chọn chế độ khác, vị trí nút bấm đặt cao, bảo vệ cẩn thận để tránh nước trẻ nhỏ khơng với tới - Khi có người vào phịng tắm, cảm biến chuyển động phát hệ thống điều khiển đèn phòng sáng ngược lại Có ba trường hợp xảy ra: Trẻ em tự ý vào phòng tắm, người lớn vào phòng tắm người lớn mang trẻ em vào phòng tắm 11 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 + Nếu trẻ em tự ý vào phòng tắm, lúc hệ thống chế độ báo động (đây chế độ mặc định hệ thống) nút bấm vị trí cao, bảo vệ cẩn thận nên trẻ sử dụng nút bấm để chuyển sang chế độ khác Ở chế độ báo động, hai van xả nước vào bồn tắm (van nước nóng van nước lạnh) khóa, van xả đáy ln chế độ mở Nếu trẻ bật công tắc để xả nước vào bồn tắm nước khơng xả vào (vì van xả nước vào bồn bị khóa), đồng thời cịi báo động kêu Dù trẻ có tắt cơng xả nước cịi báo động kêu Chỉ trẻ khỏi phịng có người lớn vào phòng dùng nút bấm chuyển sang chế độ khơng báo động cịi báo động tắt + Nếu người lớn vào phòng tắm dùng bồn tắm sử dụng nút bấm để chuyển sang chế độ “không báo động” Ở chế độ không báo động, van xả đáy khóa lại, van xả nước nóng lạnh vào bồn hoạt động bình thường trở lại Lúc sử dụng bồn tắm cách bình thường Ở chế độ này, có thêm chức tự động khóa vời nước nước đầy bồn tắm: Khi xả nước vào bồn tắm gần đầy cịi chíp phát tín hiệu (tít.tít.tít ) nhắc nhở, ta khơng chủ động tắt cơng tắc để khóa vịi nước nước đầy bồn tắm, hệ thống tự động khóa vời nước lại + Nếu người lớn mang trẻ em vào phòng tắm, bật sang chế độ “khơng báo động” để sử dụng bồn tắm bình thường tắm cho trẻ Nhưng lý bất đắc dĩ cần phải rời xa trẻ khoảng thời gian định (đi lấy khăn tắm, áo quần cho trẻ, hay có khách gõ cửa, điên thoại đổ chng ), để an tồn cho trẻ, người lớn cần bật sang chế độ trẻ em Ở chế độ trẻ em, Mức nước trì mức 10cm (đủ để trẻ đùa nghịch không gây nguy hiểm cho bé) Nếu mức nước cao 10cm van xả đáy mở, khóa vịi nước vào bồn tắm đồng thời cịi chíp kêu “tít” đoạn dài, mức nước đạt 10cm ngừng kêu, van xả đáy đóng lại Nếu nước mức 10cm bật cơng tắc nước lạnh để xả nước vào để đạt 10cm, hệ thống không cho phép xả nước nóng vào Hệ thống cịn có chức cảnh báo nhiệt độ nước bồn tắm Ở chế độ hoạt động trên, nhiệt độ nước bồn tắm cao 45 0C (có thể gây nguy hiểm cho người tắm Mức nhiệt độ thiết lập lại giá trị khác), cịi chíp kêu “tít” liên hồi, đồng thời hệ thống khóa van nước nóng vào bồn tắm Khi nhiệt độ bồn hạ thấp 42 0C (không gây nguy hiểm cho người tắm mức nhiệt độ thiết lập lại giá trị khác) cịi chíp tắt 12 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 VI.2.2 Cấu tạo bồn tắm có chức chống đuối nước trẻ em Với bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em có thêm ống nhỏ gắn sát với đáy bồn tắm tạo thành bình thơng để gắn cảm biến mức nước Nếu ta gắn trực tiếp cảm biến vào thành bồn tắm trình tắm nước từ voi tắm từ người tắm vơ tình chạm vào cảm biến, khiến cảm biến nhận biết sai mức nước Do vây, thay gắn trực tiếp cảm biến lên thành bồn tắm, ta lắp ống nhỏ nối thông với bồn tắm, với thiết kế cảm biến hoạt động xác, khơng bị tác động yếu tố khác người tắm tạo Thay đặt đầu dị nhiệt độ vào bồn gây vướng mắc cho người tắm, đầu dị nhiện độ đặt ống nhỏ Ở đáy bồn tắm lắp van xả đáy, van xả đáy bình thường, van xả đáy điều khiển điện, van xả đáy có đường kính lớn nhằm giúp q trình xả nước diễn nhanh chống VI.2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em 13 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 VI.2.3.1 Sơ đồ cấp nguồn cho mạch VI.2.3.2 Sơ đồ mạch điều khiển trung tâm 14 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 15 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 VI.2.3.3 Sơ đồ mạch điều khiển relay VI.2.4 Nguyên tắc đấu nối - Cảm biến mức nước nối vào chân P3.0 IC 89S52 - Cảm biến mức nước nối vào chân P3.1 IC 89S52 - Cảm biến mức nước nối vào chân P1.4 IC 89S52 - Nút bấn K nối vào chân P3.2 IC 98S52 - Cảm biến nhiệt độ nước bồn tắm nối vào chân P3.3 IC 89S52 - Cảm biến chuyển động nối vào chân P3.4 IC 89S52 - Cảm biến chuyển động nối vào chân P3.5 IC 89S52 - Công tắc mở nước nóng nối vào chân P3.6 IC 89S52 - Công tắc mở nước lạnh nối vào chân P3.7 IC 89S52 - Cịi chíp Speaker nối với chân P1.0 IC 89S52 - Đèn báo hiệu chế độ “báo động” nối với chân P1.1 IC 89S52 - Đèn báo hiệu chế độ “không báo động” nối với chân P1.2 IC 89S52 - Đèn báo hiệu chế độ “trẻ em” nối với chân P1.3 IC 89S52 16 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 - Relay điều khiển cịi báo động thơng qua mạch điều khiển trung gian nối với chân P2.2 IC 89S52 - 02 relay điều khiển mở van xả đáy thông qua mạch điều khiển trung gian nối với chân P2.3 P2.7 IC 89S52 - Relay điều khiển vịi nước nóng vào bồn tắm thơng qua mạch điều khiển trung gian nối với chân P2.4 IC 89S52 - Relay điều vòi nước lạnh vào bồn tắm thông qua mạch điều khiển trung gian nối với chân P2.5 IC 89S52 - Relay điều khiển đèn sáng phịng tắm thơng qua mạch điều khiển trung gian nối với chân P2.6 IC 89S52 V.3 Bo mạch đồng Từ sơ đồ nguyên lý, đội tiến hành ráp mạch bo mạch thí nghiệm Cho hệ thống chạy thử nghiệm Điều chỉnh thông số để mạch chạy ổn định Sau hệ thống chạy bo mạch thí nghiệm có ổn định Đội tiến hành làm bo mạch đồng lắp ráp linh kiện bo mạch Bo mạch đồng Bo mạch lắp ráp linh kiện V.4 Thực nghiệm Đội làm mơ hình phịng tắm Tiến hành lắp đặt Hệ thống bồn tắm thông minh chống đuối nước mơ hình phịng tắm cho chạy thử nghiệm 17 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Mơ hình phịng tắm có bồn tắm thơng minh chống đuối nước trẻ em VII NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI Đây tính hồn tồn Bồn tắm mà thị trường chưa có sản phẩm có tính tương tự Với Bồm tắm thơng minh ngăn ngừa tai nạn thương tâm xảy trẻ phịng tắm Mạch hoạt động dựa lập trình phần mềm cho IC vi điều khiển nên mạch hoạt động ổn định, xử lý nhanh Điều khó thực sử dụng phần cứng để điều khiển Hệ thống sử dụng nguồn điện chiều 12V nên an toàn người sử dụng, mơi trường tiếp xúc nhiều với nước phịng tắm Sự hoạt động hệ thống không phụ thuộc vào mạng điện bên ngồi, hệ thống có nguồn điện dự phịng (bình Acquy 12V DC) Do kết hợp phần cứng phần mềm nện phần cứng mạch thiết kế nhỏ gọn, linh kiện đơn giản, dễ kiếm, tận dụng đồ điện tử hỏng nên giá thành rẻ (khoảng 600.000 đồng chưa kể giá bồn tắm) * Những điểm đề tài năm so với đề tài năm 2017 - 2018 18 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Dự án hiện tại - Sử dụng công tắc để đưa nước vào bồn tắm (nhỏ, gọn) - Ở chế độ báo động: + Van xả đáy mở để đảm bảo bồn tắm ln tình trạng khơng có khả chứa nước + Các van nước (van điện từ) vào bồn tắm khóa lại, nước vào bồn tắm + Ở chế độ trẻ tự ý vào phòng tắm bật cơng tắc để xả nước vào bồn khơng có nước vào (vì van nước vào bị hệ thống khóa), cịi báo động kêu Dù trẻ có tắt cơng tắc xả nước còi báo động kêu Còi báo động tắt trẻ khỏi phịng tắm có người lớn vào tắt cách bật sang chế độ không báo động Cơ chế giúp bảo vệ trẻ tuyệt đối, ngăn chặn trẻ xả nước vào bồn tắm từ ban đầu, Vừa đỡ tốn nước vừa an toàn tuyệt đối cho trẻ Cơ chế tối ưu so với chế trước Dự án trước (năm 2017 - 2018) - Sử dụng khóa học để đưa nước vào bồn tắm - Ở chế độ báo động: + Van xả đáy chế độ khóa Bồn tắm có khả chứa nước + Các van nước (van điện từ) vào bồn tắm chế độ mở, nước vào bồn tắm + Trẻ tự ý vào phòng tắm xả nước vào bồn tắm, nước đạt độ cao định hệ thống mở van xả đáy để xả nước đồng thời bật còi báo động gọi điện cho số điện thoại để thông báo Với chế không bảo vệ trẻ triệt để Trẻ xả nước vào bồn tắm, vừa tốn nước vừa gây nguy hiểm cho trẻ Việc gọi điện cho người thân vừa tốn tiền lại khơng giải tình xảy người thân xa - Bổ sung thêm tính nước - Khơng có tính tự động khóa bồn tắm đầy hệ thống tự động nước nước đầy bồn tắm khóa van xả nước vào - Mơ hình sản phẩm trưng bày thể - Mơ hình sản phẩm trưng bày chưa thể đầy đủ chức bồn tắm đầy đủ chức bồn thông minh chống đuối nước trẻ em tắm B KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN I Kết nghiên cứu Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch Bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em sử dụng IC vi điều khiển 89S52 19 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Thiết kế bo mạch in hợp lý viết chương trình cho IC hoạt động ổn định Nghiên cứu cấu tạo bồn tắm hợp lý để lắp đặt cảm biến van xả nước hoạt động tốt Sử dụng hợp lý van khóa nước điện sử dụng hệ thống Ban đầu đội sử dụng van điện từ để lắp đặt đường nước vào bồn tắm (các van điện từ thường mở) van xả đáy bồn tắm (van điện từ thường đóng) Ưu điểm van điện từ nhỏ gọn, dễ lắp đặt, giá thành rẻ Nhưng đội nhận thấy nhược điểm, van mở áp suất dòng nước vào van phải lớp nước chảy qua van Do vậy, van điện từ phù hợp để lắp đặt đường nước vào bồn tắm Đối với van xả đáy bồn tắm, áp suất nước bồn thấp, lại đòi hỏi nước xả qua van xả đáy phải nhanh, sử dụng van điện từ khơng đạt u cầu Van khóa nước điều khiển mô tơ điện giá thành đắt hơn, cồng kềnh lại khắc phục nhược điểm van điện từ Do vây, đề tài đội tự chế cho van khóa nước điều khiển mơ tơ điện sử dụng làm van xả đáy bồn tắm Van khóa nước mà đội sử dụng mơ hình có đường kính 21mm, nhiên áp dụng thực tế vào sản xuất, để việc xả nước nhanh chống đường kính ống phải 110mm (những van xả có đường kính thị trường có bán) Kết thực nghiệm Đội tiến hành xây dựng mơ hình phịng tắm, mơ hình bồn tắm Tiến hành lắp đặt hệ thống mạch bồn tắm thông minh vào mơ hình chạy thực nghiệm 20 ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259 Kết thực nghiệm cho thấy: Mạch hoạt động ổn định, chế độ hoạt động theo mục tiêu đặt ban đầu II Thảo luận Từ kết thực nghiệm cho thấy: Mạch hoạt động tốt, chạy ổn định, hoàn toàn phù hợp với mục tiêu đặt ban đầu Có thể áp dụng hệ thống thực tế sống C KẾT LUẬN KHOA HỌC Có thể chế tạo “Bồn tăm thông minh chống đuối nước trẻ em” sử dụng linh kiện điện tử kiến thức mạch điện tử học cấp trung học kết hợp với kiến thức nâng cao lập trình vi điều khiển, đáp ứng tiêu chí đặt D TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách công nghệ lớp 12, nhà xuất Giáo dục web: www.dientuvietnam.vn Giáo trình 8051 bản, tác giả Nguyễn Huy Thanh, điện tử K47, Đại học Bách khoa Hà nội Giáo trình Linh kiện điện tử ứng dụng, tác giả TS Nguyễn Viết Nguyên, nhà xuất giáo dục tháng 11/2004 Họ vi điều khiển 8051, tác giả Tống Văn Ơn, Hồng Đức Hải, nhà xuất Lao động – Xã hội, năm 2001 21 ... Mạch bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em VI.2.1 Sơ đồ khối bố trí mạch Bồn tắm thơng minh chống đuối nước trẻ em Đèn chiếu sáng Van xả nước bồn HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Van đưa nước. .. chưa có sản phẩm có chức chống đuối nước cho trẻ em Trong thi khoa học kỹ thuật năm học 2017 - 2018 đội chúng em tham gia thi với đề tài ? ?Bồn tắm thông minh chống đuối nước? ??, nhiên số chức hệ... VI.2.2 Cấu tạo bồn tắm có chức chống đuối nước trẻ em Với bồn tắm thông minh chống đuối nước trẻ em có thêm ống nhỏ gắn sát với đáy bồn tắm tạo thành bình thông để gắn cảm biến mức nước Nếu ta gắn