BÁO cáo tóm tắt NGHIÊN cứu dự án dự THI THIẾT bị GIÁM sát NHIỆT độ CHO XE ĐÔNG LẠNH

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP TỈNH DÀNH CHO HỌC SINH THPT NĂM HỌC 2018-2019 BÁO CÁO TÓM TẮT NGHIÊN CỨU DỰ ÁN DỰ THI: THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ CHO XE ĐÔNG LẠNH Lĩnh vực dự thi: HỆ THỐNG NHÚNG Trang MỤC LỤC A Lí chọn đề tài ………………………………………… ……… Trang B Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học…… Trang C Thiết kế phương pháp nghiên cứu ………………………………Trang D Tiến hành nghiên cứu……………………………………………….Trang E Tài liệu tham khảo…………………………………………… Trang 15 Trang A Lí chọn đề tài: Hiện nay, công ty sản xuất thường đặt nhà máy tỉnh xa, khu vực tiêu thụ sản phẩm thường thành phố lớn muốn sản phẩm phân phối rộng rãi phải có xe giao hàng đến tận nơi khách hàng Một số sản phẩm đặc thù  Hải sản,Trái cây, Sữa, Bia, Kem v.v… muốn đưa xa bắt buộc phải bảo quản xe đông lạnh Với dịng xe đơng lạnh nay, việc theo dõi nhiệt độ xe bắt buộc tất xe có đồng hồ theo dõi xe Tuy nhiên, nhà quản lý, không trực tiếp lái xe muốn biết nhiệt độ xe lại phức tạp, có cách gọi điện người lái xe để hỏi Lái xe cẩn thận có trách nhiệm khơng sao, họ khơng để ý, cố tình khơng bật block lạnh để tiết kiệm xăng khó mà biết Sản phẩm không hỏng chất lượng, ảnh hưởng đến uy tín cơng ty, sản phẩm hỏng tốn tiền Chúng em đến từ vùng ven biển Hồi Hương, Hồi Nhơn, Bình Định Dân cư sống chủ yếu dựa vào nghề đánh bắt cá xa bờ nên ghe thuyền cập bến, hàng loạt xe đông lạnh lớn nhỏ đổ xô cảng biển Tam Quan để vận chuyển thủy, hải sản tiêu thụ nhiều nơi miền tổ quốc Bên cạnh cịn có nhiều xe hàng đông lạnh từ nhiều nơi đất nước vận chuyển trái cây, thực phẩm, Nhưng điều lo lắng cho bác tài không tình hình giao thơng, xe cộ mà cịn lo lắng an tồn cho chuyến hàng Có nhiều chuyến hàng đông lạnh không may gặp cố máy lạnh xe bị hư đột xuất mà tài xế không hay biết , hay nhiệt độ khoang hành lý thấp, so với yêu cầu làm cho hàng bị hư, bị “cháy” gây ảnh hưởng lớn tài uy tín cho tài xế lẫn khách hàng Hiểu tâm lý cánh tài xế, với niềm đam mê điện tử, tìm tịi, sáng tạo Chúng em nảy ý tưởng tạo thiết bị giám sát nhiệt độ xe đơng lạnh gửi cảnh báo phần mềm đồng thời gửi email cách sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20 bo mạch Arduino bo mạch Wifi Node MCU ESP 8266 kết hợp với phần mềm WEB dễ dàng truy cập cho nhiều hệ điều hành B Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học * Vấn đề nghiên cứu: ● Nhu cầu vận chuyển hàng hóa đơng lạnh ● Vấn đề khơng kiểm sốt nhiệt độ thùng hàng gây hư hỏng, giảm chất lượng hàng hóa Trang - Tình hình giao thơng vận tải nước ta: Nước ta nước phát triển, loại hình giao thơng phát triển đường Việc vận chuyển hàng hóa chủ yếu xe tải, xe đầu kéo, container Hàng hóa đơng lạnh loại hàng hóa cần bảo quản nhiệt độ lạnh định, độ xác cao, tránh sai sót gây ảnh hưởng đến chất lượng chí gây hư hỏng hàng hóa, gây tổn thất kinh tế uy tín tài xế, cơng ty vận tải đối tác Chính vậy, việc sáng chế thiết bị giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnh giúp giám sát kiểm sốt đồng thời nhận email cảnh báo nhiệt độ vượt giới hạn cho phép cài đặt sẵn phần mềm Từ đó, góp phần nâng cao suất, hiệu lao động, tăng thêm nguồn thu nhập, uy tín cho tài xế, công ty vận tải, Nhờ ổn định đời sống, phát triển kinh tế xã hội * Giả thuyết khoa học: - Sự thành công đề tài có ý nghĩa to lớn việc đảm bảo an tồn cho hàng hóa việc vận chuyển hàng hóa xe đơng lạnh Nó có vai trị quan trọng đảm bảo nguồn thu nhập cho cánh tài xế, công ty vận tải đối tác Khẳng định đóng góp ngành giao thơng vận tải phát triển kinh tế đất nước Thiết bị cải tiến nâng cấp để sử dụng rộng rãi Đặc biệt, giá thành rẻ, độ bền cao, dễ lắp đặt sử dụng - Nếu đầu tư nghiên cứu để hồn thiện đề tài, nhóm em nghĩ đóng góp phần khơng nhỏ phát triển kinh tế đất nước + Mục đích nghiên cứu: Hạn chế tình trạng chất lượng hàng hóa bị giảm, hư hỏng hàng hóa nhiệt độ xe tải đơng lạnh nhiệt độ q cao thấp so với yêu cầu Thiết bị giúp giám sát nhiệt độ cách liên tục sát đồng thời gửi thông báo, email cảnh báo cho người dùng giúp họ kịp thời đưa hướng giải + Đối tượng nghiên cứu: - Cách quản lý nhiệt độ thùng hàng xe đông lạnh cánh tài xế công ty vận tải Trang - Các tài liệu lập trình sử dụng cảm biến nhiệt độ Ds18b20, bo mạch Arduino, Node MCU ESP8266 - Các tài liệu lập trình Webapp Node-red - Thời gian nghiên cứu: Từ 30/6/ 2018 đến 24/12/ 2018 C Thiết kế phương pháp nghiên cứu: Thiết kế: * Bản vẽ kỹ thuật thiết bị: * Cấu tạo sơ đồ nối dây thiết bị: Trang * Tiến trình chế tạo thiết bị - Tìm hiểu sơ đồ nối dây nối thử - Tìm hiểu viết viết code cho Arduino để lấy thơng tin nhiệt độ từ cảm biến nhiệt độ Ds18b20 - Nối dây hoàn chỉnh, cho tất thiết bị vào hộp cố định chúng lại - Nghiên cứu cách tạo webapp Node-red tiến hành viết app cho thiết bị - Thử nghiệm xem thiết bị hoạt động có ổn định khơng, sau chỉnh sửa bổ sung để thiết bị hoàn thiện Phương pháp nghiên cứu Trang a Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp quan sát - Phương pháp điều tra (phỏng vấn, trưng cầu ý kiến, phiếu điều tra ) - Phương pháp tổng kết kinh nghiệm -Phương pháp phân tích tổng hợp b Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Khảo sát nhu cầu tài xế chạy xe đông lạnh - Nghiên cứu thiết bị giám sát nhiệt độ xe đông lạnh có thị trường - Tiến hành chế tạo thiết bị giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnh nhóm em sau nhiều lần thử nghiệm chỉnh sửa + Thiết kế kết cấu thiết bị tính tốn kích thước + Sắp xếp linh kiện thiết bị hộp như: vị trí đặt mạch Arduino, vị trí đặt mạch wifi Node MCU 8266,pin, mạch sạc,… + Chuẩn bị: 01 cảm biến nhiệt độ DS18B20, 01 Bo mạch Arduino UNO R3, 01 bo mạch Node MCU ESP 8266, 01 Pin sạc 18650 2600mAh mạch sạc, 01 mạch tăng áp XL6009, Dây điện, keo nến, hộp nhưạ, Lắp ráp phận + Thử nghiệm, tính tốn chỉnh sửa nhiều lần để hoàn chỉnh thiết bị * Thiết bị nghiên cứu: Các dụng cụ thực hành điện tử như: Mỏ hàn, súng bắn keo, đồng hồ vạn năng, khoan cầm tay, tua vít, kéo, dao, * Những rủi ro, cảnh báo an tồn cần thiết: ● Cần có kết nối Internet ● Cách dây thiết bị chưa gọn gàng đẹp D Tiến hành nghiên cứu: Cơ sở lí thuyết: 1.1 Mạch Arduino: Arduino giống máy tính nhỏ mà bạn lập trình để làm nhiều việc khác nhau, tương tác với giới thông qua cảm biến điện tử, đèn động Về bản, giúp dự án điện tử trở nên dễ dàng với - nhờ mà nghệ sĩ tuýp người sáng tạo tập trung biến ý tưởng họ thành thực Với Arduino bạn ứng Trang dụng vào mạch đơn giản mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ, cao bạn làm sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay khơng người lái, Hình ảnh mạch Mạch Arduino 1.2 Mạch ESP 8266 Node MCU: ESP8266 là dạng Vi điều khiển tích hợp Wifi (Wifi SoC) phát triển bởi Espressif Systems, một nhà sản xuất Trung Quốc có trụ sở Thượng Hải Với Vi điều khiển Wifi tích hợp, ESP8266 cho phép lập trình viên thực vơ số tác vụ TCP/IP đơn giản để thực vô số ứng dụng khác nhau, đặc biệt ứng dụng IoT Nó có khả hoạt động modem wifi: ● Có thể quét kết nối đến mạng wifi (Wifi Client) để thực các tác vụ lưu trữ, truy cập liệu từ server ● Tạo điểm truy cập wifi (Wifi Access Point) cho phép thiết bị khác kết nối, giao tiếp điều khiển ● Là server để xử lý liệu từ thiết bị sử dụng internet khác Trang Hình ảnh Mạch ESP 8266 Node MCU 1.3 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 Dùng để đo nơi cách xa board điều khiển hơn, môi trườngẩm ướt  Cảm biến nhiệt độ DS18B20chống nước đo  lên đến 125 độ,nhưng do dây dẫn làm từ nhựa PVCnên có khả đo từ 100 độ trở xuống Tín hiệu cảm biến dạng tín hiệu số, cảm biến không bị suy hao tín hiệu dây dẫn, cảm biến DS18B20 có độ phân giải từ 9-12 bit, liệu truyền qua chẩn 1-wire, cần chân vi điều khiển để lấy liệu từ cảm biến Điện áp sử dụng từ 3.0V - 5.0V - Ưu điểm: + Mỗi Cảm Biến Nhiệt DS18B20 đều có mã số nhất, nên sử dụng nhiều cảm biến để lấy liệu nhiều nơi dây + Dải đo rộng - 55 Độ C  đến 125 Độ C, ứng vào nhiều mục đích khác 1.4 Pin sạc Li-ion 18650: Pin sạc Li-ion 18650 pin sử dụng cơng nghệ Li-ion, sạc Trong giới Trang đèn pin, pin Li-ion là pin rất phố biến Viên pin có điện áp 3.7V, đường kính 1.8cm chiều dài 6.5cm, viên pin sử dụng thiết bị có dung lượng 2600mAh Một số hình ảnh thiết bị: Cấu tạo bên thiết bị hoàn chỉnh Trang 10 Hình ảnh bên ngồi thiết bị hồn thiện Phần mềm thiết bị chạy trình duyệt máy tính Windows Trang 11 Phần mềm thiết bị chạy trình duyệt điện thoại thông minh Gửi mail cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng giới hạn đuợc cài trước phần mềm Trang 12 Hoạt động: - Thiết bị lấy thông tin nhiệt độ từ thùng xe cảm biến nhiệt độ Ds18b20 - Sau đó, đưa tín hiệu nhiệt độ mạch Arduino để xử lý - Sau xử lý xong, mạch Arduino gửi thông tin nhiệt độ qua mạch Wifi Node MCU ESP 8266 để tiếp tục xử lý đưa liệu lên Internet thông qua 3G/4G/Wifi - Sau thông tin nhiệt độ đưa lên Internet, phần mềm thiết bị thu nhận liệu đưa thông tin nhiệt độ hình hiển thị cho người dùng - Phần mềm thiết bị có vai trị nhận, xử lý thu thập thông tin để thị thông tin nhiệt độ thời gian thực cho người dùng đồng thời gửi cảnh báo kèm email baó động cho người dùng nhiệt độ thùng xe vượt khỏi ngưỡng giới hạn nhiệt độ cài trước phần mềm Thu thập, phân tích giải thích liệu: * Thử nghiệm thiết bị: Để đánh giá kết suất hoạt động máy, nhóm em vận hành thử nghiệm nhiều lần Ở lần thử nghiệm đầu, thiết bị nhiều lỗi Sau nhiều lần sửa lỗi cải tiến, thiết bị dần hoàn thiện thiết bị hoạt động ổn định đưa vào sử dụng * Những cải tiến thiết bị: - Giá thành rẻ đáng kể so với sản phẩm chức thị trường - Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt, dễ dàng sử dụng - Sử dụng cảm biến nhiệt độ Ds18b20 có dải nhiệt độ đo rộng (từ -55°C đến 125°C) sử dụng thiết bị mục đích ngồi quản lý nhiệt độ xe đông lạnh quản lý nhiệt độ kho lạnh, tủ hóa chất, tủ vắc-xin, chuồng ni thú cưng,chuồng trại,… - Kết nối nhanh chóng, gửi thơng tin nhiệt độ xác liên tục - Phần mềm Trình duyệt dễ dàng truy cập lúc nơi nhiều hệ điều hành - Gửi email cảnh báo cho người dùng nhiệt độ vượt ngưỡng giới hạn giúp người dùng đưa phương án giải kịp thời, giảm mức độ thiệt hại cho hàng hóa * Hướng cải tiến: Trang 13 - Bổ sung thêm hệ thống gửi tin nhắn SMS cảnh báo trực tiếp số người dùng giúp người dùng nhận lúc nơi - Thiết kế bảng mạch để lắp tất linh kiện vào để thiết bị gọn gàng, đẹp nhỏ gọn đồng thời hoạt động ổn định - Thiết bị cịn sử dụng số nơi kho đơng lạnh, kho thực phẩm, nơi dễ xảy hỏa hoạn có nhiệt độ tăng bất thường… Kết luận khoa học câu hỏi nghiên cứu vấn đề nghiên cứu, giả thuyết khoa học: Sau thời gian tìm tịi nghiên cứu thử nghiệm nhóm em chế tạo thiết bị giám sát cho xe đông lạnh để giải phần khó khăn cánh tài xế công ty vận tải việc quản lý nhiệt độ thùng hàng vận chuyển hàng hóa đơng lạnh nhằm nâng cao hiệu làm việc, giúp giảm thiệt hại kinh tế, tăng thu nhập uy tín cho tài xế cơng ty vận tải Thiết bị có mục đích để giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnh máy tính điện thoại thơng minh thời gian thực đồng thời gửi thơng báo mail cảnh báo cho người dùng nhiệt độ vượt khỏi ngưỡng giới hạn cài trước phần mềm Thiết bị có nhiều ưu điểm so với thiết bị khác thị trường: dễ lắp đặt sử dụng, giá thành thấp, tuổi thọ cao, Trong thời gian nghiên cứu ngắn, kinh phí nghiên cứu hạn hẹp, q trình thiết kế chế tạo thiết bị mức độ hiểu biết khoa học kĩ thuật hạn chế, phần nhóm em tự nghiên cứu thi cơng nên khơng thể tránh khỏi sai sót kĩ thuật Để ý tưởng biến thành thực nhóm em kính mong q thầy giáo, nhà kĩ thuật góp ý để nhóm em hồn thiện Trang 14 E Tài liệu tham khảo Dự án có tham khảo số viết từ: Nguyễn Qúy Thao Sách giáo khoa Vật lí 11 Nhà xuất Giáo dục Việt nam, năm 2012 Nguyễn Văn Khôi Sách giáo khoa Công nghệ 12 Nhà xuất Giáo dục Việt nam, năm 2012 Lương Duyên Bình Sách giáo khoa Vật lí 12 Nhà xuất Giáo dục Việt nam, năm 2012 Diễn đàn Arduino.vn Trang web dự án IoT hackster.io Và số diễn đàn khác Trang 15 ... pháp nghiên cứu thực tiễn - Khảo sát nhu cầu tài xế chạy xe đông lạnh - Nghiên cứu thi? ??t bị giám sát nhiệt độ xe đơng lạnh có thị trường - Tiến hành chế tạo thi? ??t bị giám sát nhiệt độ cho xe đơng... đích nghiên cứu: Hạn chế tình trạng chất lượng hàng hóa bị giảm, hư hỏng hàng hóa nhiệt độ xe tải đơng lạnh nhiệt độ cao thấp so với yêu cầu Thi? ??t bị giúp giám sát nhiệt độ cách liên tục sát đồng... vận tải đối tác Chính vậy, việc sáng chế thi? ??t bị giám sát nhiệt độ cho xe đơng lạnh giúp giám sát kiểm sốt đồng thời nhận email cảnh báo nhiệt độ vượt giới hạn cho phép cài đặt sẵn phần mềm Từ