MÁY rửa TAY sát KHUẨN

Đại học Đà Nẵng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Cấp Cao đẳng NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tên đề tài: MÁY RỬA TAY SÁT KHUẨN KHÔNG TIẾP XÚC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ĐỨC NGUYỄN VĂN THÀNH Lớp: 17D3 Giáo viên hướng dẫn : Ths Trần Duy Chung Ngày bảo vệ: 26/09/2020 Đà Nẵng tháng 09/2020 Đại học Đà Nẵng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Cấp Cao đẳng NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tên đề tài: MÁY RỬA TAY SÁT KHUẨN KHÔNG TIẾP XÚC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ĐỨC Lớp: 17D3 GVHD Ký duyệt Giáo viên hướng dẫn : Ths Trần Duy Chung Ngày bảo vệ: 26/09/2020 Đà Nẵng tháng 09/2020 LỜI CẢM ƠN Để luận văn đạt kết tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều quan, tổ chức, cá nhân Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết em xin gửi tới thầy cô khoa Điện trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hồn thành đồ án, đề tài: "Máy rửa tay sát khuẩn không tiếp xúc" Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo ThS Trần Duy Chung quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt luận văn thời gian qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Phòng MakerSpace, Khoa Phòng ban chức trực tiếp gián tiếp giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, luận văn tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn giáo viên hướng dẫn ThS Trần Duy Chung, khơng có chép người khác Đề tài, nội dung báo cáo sản phẩm mà em nỗ lực trình học tập trường Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật mơn nhà trường đề có vấn đề xảy Đà Nẵng, ngày 26 tháng 09 năm 2020 Sinh viên Nguyễn Văn Đức Nguyễn Văn Thành NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo Viên Hướng Dẫn Trần Duy Chung MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .8 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 10 MỞ ĐẦU .12 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY RỬA TAY VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG 14 1.1 Giới thiệu máy rửa tay 14 1.2 Cách thức hoạt động 14 Chương 2: CHỌN LINH KIỆN 15 2.1 Các linh kiện sử dụng .15 2.1.1.Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 15 2.1.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 .16 2.1.3 Vi điều khiển Atmega328P 17 2.1.4 Mạch thẻ ghi đọc Micro SD 19 2.1.5 Mạch khuếch đại âm 20 2.1.6 Module Relay 12V .21 2.1.7 Máy bơm 12V 22 2.1.8 Biến áp 220V 1A 23 Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN 25 3.1 Các phương pháp .25 3.1.1 Cảm biến rửa tay 25 3.1.2 Cảm biến nhận dạng chuyển động 26 Chương 4: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH .28 4.1 Thiết kế 28 4.2 Lập trình 30 Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN TỬ 35 5.1 Thiết kế mạch điện tử .37 Chương 6: TÍNH TỐN ,THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ LẮP RÁP .39 Chương 7: KẾT LUẬN 40 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Máy rửa tay sát khuẩn không tiếp xúc 11 Hình 2: Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 15 Hình 3: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 16 Hình 4: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 17 Hình 5: Vi điều khiển Atmega328P .18 Hình 6: Sơ đồ chân Vi điều khiển Atmega328P 19 Hình 7: Mạch thẻ ghi đọc Micro SD 20 Hình 8: Mạch khuếch đại âm .21 Hình 9: Module Relay 12V 22 Hình 10: Máy bơm 12V .23 Hình 11: Biến áp 220V 23 Hình 12: cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 .25 Hình 13: cảm biến vật cản hồng ngoại IR 26 Hình 14: cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 .27 Hình 15: Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 27 Hình 16: Sơ đồ khối .29 Hình 17: Lưu đồ thuật toán 30 Hình 18: Sơ đồ ngun lí mạch điều khiển 35 Hình 19: PCB mạch điều khiển 36 Hình 20: Sơ đồ ngun lí mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V 36 Hình 21: PCB mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V 37 Hình 22: Mạch điều khiển thực tế .37 Hình 23: Mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V thực tế 38 Hình 24: Thiết kế mơ hình máy rửa tay phần mềm CorelDRAW 39 Hình 25: Mơ hình máy rửa tay thực tế 39 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: MÁY RỬA TAY SÁT KHUẨN KHÔNG TIẾP XÚC - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng - Giáo viên hướng dẫn: Th.S TRẦN DUY CHUNG - Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2020 đến tháng 6/2020 Mục tiêu: - Xây dựng mơ hình máy rửa tay không tiếp xúc - Hạn chế tiếp xúc rửa tay - Nâng cao khả nghiên cứu tự nghiên cứu sinh viên Tóm tắt kết nghiên cứu: - Trên sở nghiên cứu lý thuyết cảm biến phương pháp kết nối thiết bị, tác giả thiết kế chế tạo thành cơng 01 mơ hình máy rửa tay sát khuẩn không tiếp xúc phục vụ nơi công cộng Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Làm chủ cơng nghệ nội địa hóa sản phẩm - Giảm bớt tiếp xúc - Tạo cảm giác lạ cho người sử dụng - Nâng cao khả nghiên cứu tự nghiên cứu sinh viên Hình ảnh, sơ đồ minh họa chính: 10 + Nhược điểm: dễ bị nhiễu nên khơng thích hợp sử dụng điều kiện ánh sáng ngồi trời Hình 13: cảm biến vật cản hồng ngoại IR Từ điểm nêu trên, nhóm em định chọn phương án máy rửa tay cần đặt nơi cơng cộng nên phương án không khả thi 3.1.2 Cảm biến nhận dạng chuyển động - Phương án 1: Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 để nhận tín hiệu + Ưu điểm: cảm biến có kích thước nhỏ gọn, có biến trở điều chỉnh khoảng cách nhận biết vật cản, ngõ dạng Digital dễ dàng giao tiếp lập trình với vi điều khiển + Nhược điểm: cảm biến vật cản nên không phân biệt chuyển động nhiệt vật, khoảng cách phát vật ngắn 26 Hình 14: cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 - Phương án 2: Sử dụng cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 + Ưu điểm: cảm biến chỉnh độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cường độ xạ vật thể mong muốn cảm biến cịn điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu sau kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn + Nhược điểm: phát thân nhiệt nên không phân biệt người hay động vật Hình 15: Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 Từ điểm nêu trên, nhóm em định chọn phương án đối tượng đặt người, mà phương án chuyển động nên không khả thi 27 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH 4.1 Thiết kế - Khi cấp nguồn cảm biến mức mặc định low - Tiếp theo vi điều khiển tiến hành đọc cảm biến tiến hành khởi tạo giá trị thiết lập mặc định, thiết bị chia thành khối độc lập: + Khối nhận diện chuyển động:  Khi vừa khởi tạo khơng có chuyển động thân nhiệt trước bán kính phát cảm biến chuyển động PIR HCSR501 cảm biến mặc định mức thấp, vi điều khiển khơng nhận tín hiệu tạo trạng thái off  Khi có chuyển động thân nhiệt trước bán kính phát cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 cảm biến xuất tín hiệu mức cao, vi điều khiển nhận tín hiệu, xử lí tiến hành đọc liệu thẻ micro SD Tín hiệu đọc từ thẻ SD thông qua vi điều khiển xuất sang mạch khuếch đại âm phát loa + Khối rửa tay:  Khi vừa khởi tạo khơng có vật cản trước cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 cảm biến mặc định mức thấp, vi điều khiển khơng nhận tín hiệu tạo trạng thái off  Khi có vật cản trước cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 cảm biến nhận tín hiệu mức cao xuất sang vi điều khiển Khi vi điều khiển nhận tín hiệu mức cao xuất tín hiệu mức cao sang module role, role đóng đèn 28 led sáng máy bơm hoạt động tiến hành bơm chất sát khuẩn - Khi máy hoạt động thao tác vi điều khiển tiếp tục đọc cảm biến Module thẻ nhớ ( SD card) Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-D S30C4 Vi điều khiển ATmega 328p Mạch khuếc đại âm Loa Module role kênh Máy bơm Hình 16: Sơ đồ khối 29 Led trạng thái 4.2 Lập trình - Lưu đồ thuật tốn: START Khởi tạo giá trị mặc định Đọc giá trị cảm biến Low Cảm biến tiệm cận: High Cảm biến chuyển động: High Đọc module SD card Role: High Đọc file âm Loa Hình 17: Lưu đồ thuật tốn 30 Low - Chương trình viết ngơn ngữ C/C++ phần mềm Arduino #include #define SD_ChipSelectPin #include #include TMRpcm tmrpcm; #define sensor //chọn ngõ tín hiệu vào pir rửa tay #define RELAY A5 //máy bơm int ledPin = 3; // chọn chân 13 báo hiệu LED int inputPin = 2; int pirState = LOW; // chọn ngõ tín hiệu vào cho PIR // Bắt đầu với khơng có báo động int val = 0; void setup() { pinMode(sensor,INPUT); pinMode(RELAY, OUTPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(inputPin, INPUT); tmrpcm.speakerPin = 9; Serial.begin(9600); 31 if (!SD.begin(SD_ChipSelectPin)) // lặp lại thẻ nhớ khơng kích hoạt { Serial.println("SD fail"); return; } else {Serial.println("OK"); } tmrpcm.play("xinchao.wav"); } void loop() { val = digitalRead(inputPin); if (val == HIGH) // đọc giá trị đầu vào // giá trị mức cao.(1) { digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED Bật song(); if (pirState == LOW) { Serial.println("Phat hien chuyen dong!"); 32 pirState = HIGH; } } else { digitalWrite(ledPin, LOW); if (pirState == HIGH) { Serial.println("Khong co chuyen dong!"); pirState = LOW; } } { Serial.print("Gia tri cam bien:"); delay(1000); digitalRead(sensor); Serial.println(digitalRead(sensor)); //Nếu sensor = khơng phát vật cản, sensor = phát vật cản int s =digitalRead(sensor); if(s == 0){ Serial.println(" relay on"); digitalWrite(RELAY,LOW);// relay bật 33 delay(1000); digitalWrite(RELAY,HIGH);// relay tắt delay(3000); } else{ Serial.println(" relay off"); digitalWrite(RELAY,HIGH);// relay tắt } } } void song (void) { tmrpcm.setVolume(5); tmrpcm.play("test.wav"); delay(4000); } 34 Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN TỬ (PHẦN CỨNG) 5.1 Thiết kế mạch điện tử - Mạch điều khiển Hình 18: Sơ đồ ngun lí mạch điều khiển 35 Hình 19: PCB mạch điều khiển - Mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V Hình 20: Sơ đồ ngun lí mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V 36 Hình 21: PCB mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V 5.2 Thi cơng mạch điện tử - Mạch điều khiển Hình 22: Mạch điều khiển thực tế 37 - Mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V Hình 23: Mạch ổn áp, chỉnh lưu 12V 5V thực tế 38 Chương 6: TÍNH TỐN ,THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ LẮP RÁP Hình 24: Thiết kế mơ hình máy rửa tay phần mềm CorelDRAW Hình 25: Mơ hình máy rửa tay thực tế 39 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 7.1 Kết đạt Sau khoảng thời gian nghiên cứu thi cơng, giúp đỡ tận tình thầy cơ, chúng em hồn thành mơ hình đề tài giao - Về lý thuyết khái quát nguyên lí hoạt động vi điều khiển Atmega328P, phương án sử dụng chân vi điều khiển cách hợp lí - Về khảo sát, tìm hiểu phương án thiết kế hệ thống máy sát khuẩn, qua chọn lọc phương án tối ưu nhất, hoạt động bền bỉ tiết kiệm chi phí - Về thực tế, hoàn thành sản phẩm máy rửa tay khơng tiếp xúc kết hợp với giọng nói Qua đó, tạo tiền đề để phát triển thêm sản phẩm có nhiều chức hơn, giúp góp phần ngăn chặn dịch bệnh lây lan 7.2 Mặt hạn chế khắc phục - Hạn chế: + Kích thước chưa tối ưu + Chưa có khả chống nước + Hoạt động chưa ổn định - Hướng khắc phục: + Tối ưu hóa cách xếp thiết bị + Sử dụng linh kiện có độ bền cao sử dụng đồ bảo vệ + Nghiên cứu, phát triển thêm 40 ... Thiết kế mơ hình máy rửa tay phần mềm CorelDRAW 39 Hình 25: Mơ hình máy rửa tay thực tế 39 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: MÁY RỬA TAY SÁT KHUẨN KHƠNG TIẾP... đủ phương tiện cho việc rửa tay Để khắc phục tình trạng này, nhóm em đưa giải pháp nghiên cứu ? ?máy rửa tay sát khuẩn khơng tiếp xúc” Mục đích nghiên cứu Thiết kế máy rửa tay không tiếp xúc dùng... điện tử X Vẽ khung máy lắp ráp X 13 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY RỬA TAY VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG 1.1 Giới thiệu máy rửa tay Xuất phát từ ý tưởng tạo sản phẩm giúp việc rửa tay khử khuẩn nơi công cộng