Báo cáo khoa học kĩ thuật đề tài tắt mở nguồn điện bằng tin nhắn điện thoại

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2019-2020  BÁO CÁO ĐỀ TÀI KĨ THUẬT TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ TẮT/ MỞ NGUỒN ĐIỆN BẰNG TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI Lĩnh vực: Hệ thống nhúng Mã dự án: Tháng 11/2019 MỤC LỤC TRANG ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU…………………….…………….… PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………… I.Lý chọn đề tài…………………………………….……………3 II Mục tiêu nghiên cứu………………………………………….….3 III Đối tượng phạm vi nghiên cứu………………………….… IV Phương pháp nghiên cứu…………………………………….…3 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……….… PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………13 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… 14 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU A LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong trình học tập trường, em thường xuyên thấy bạn chơi khỏi lớp hay quên tắt thiết bị điện quạt, đèn,… gây lãng phí điện nên em nảy sinh ý tưởng sáng chế thiết bị tắt/ mở đèn, quạt lớp học từ xa cho thầy cô chủ nhiệm ban cán lớp Từ lí trên, em chọn đề tài “ Thiết bị tắt/ mở nguồn điện tin nhắn điện thoại” B.CÂU HỎI NGHIÊN CỨU Câu Mục tiêu muốn hướng đến đề tài gì? - Tắt/ mở từ xa thiết bị điện quạt, đèn,… lớp học - Tiết kiệm tiền điện cho nhà trường Câu Điểm đề tài ? - Thiết bị hồn tồn tự thiết kế, làm chủ phần cứng, điều khiển dùng arduino phần mềm điều khiển tin nhắn điện thoại - Tất linh kiện, vật tư hồn tồn mua VN - Tính tiện lợi, thay sửa chữa dễ dàng.Có thể sản xuất hàng loạt Câu Khả áp dụng thiết bị đâu ? - Áp dụng trường học, hộ gia đình Câu 4: Khả nhân rộng thiết bị ? - Thiết bị mở rộng sản xuất hàng loạt giá rẻ thích hợp với hộ gia đình, trường học linh kiện hoàn toàn mua Việt Nam C.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Tìm hiểu lý thuyết kiến thức liên quan đến đề tài - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động linh kiện, arduino - Tìm hiểu phần mềm lập trình arduino - Viết chương trình kiểm tra thiết bị Lắp ráp thiết bị - Tiến hành thực nghiệm hiệu chỉnh D.KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Chế tạo thành công thiết bị tắt/mở nguồn điện - Tắt mở nguồn điện lên đến 250V điện thoại - Thực nghiệm thành công khoảng cách xa E.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Ứng dụng nông nghiệp tưới tiêu, chiếu sáng, phun thuốc,… điều khiển điện thoại F TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Phạm Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB GD, năm 2008 Học viện hàng không Việt Nam khoa điện tử viễn thơng “Giáo trình hướng dẫn sử dụng Arduino” - TP Hồ Chí Minh 2015 3 Trang web: arduino.com.vn Trang web: http://laptrinhc.edu.vn/ Youtube.com.vn I PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Trong trình học tập trường, em thường xuyên thấy bạn chơi khỏi lớp hay quên tắt thiết bị điện quạt, đèn,… gây lãng phí điện nên em nảy sinh ý tưởng sáng chế thiết bị tắt/ mở đèn, quạt lớp học từ xa cho thầy cô chủ nhiệm ban cán lớp Từ lí trên, em chọn đề tài “ Thiết bị tắt/ mở nguồn điện tin nhắn điện thoại” II Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu mà đề tài hướng tới tạo thiết bị: - Tắt mở thiết bị điện quạt, đèn,… lớp học điện thoại - Tiết kiệm tiền điện cho nhà trường III Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Các loại thiết bị tắt mở nguồn điện - Phạm vi nghiên cứu: Trường THCS Đất Đỏ IV Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu lý thuyết kiến thức liên quan đến đề tài - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động linh kiện, arduino - Tìm hiểu phần mềm lập trình arduino - Viết chương trình kiểm tra thiết bị - Lắp ráp thiết bị - Tiến hành thực nghiệm hiệu chỉnh PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I CƠ SỞ KHOA HỌC Cơ sở lý thuyết linh kiện sử dụng thiết bị 1.1 Adapter Cung cấp nguồn điện thích hợp cho thiết bị điện t hoạt động ổn đ ịnh Ngoài cung cấp nguồn điện Adapter cịn sạc pin cho thiết bị ển hình pin cho laptop Tùy theo thiết bị khác mà Adapter có cơng su ất nh ất đ ịnh ví d ụ laptop có hình lớn 14 inch tiêu thụ nguồn điện l ớn h ơn 5A, 7A hay 12A 1.2 Arduino Arduino tảng mã nguồn mở phần cứng phần mềm Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý)5 sinh t ại th ị tr ấn Ivrea Ý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác v ới v ới môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit 1.3 Module GSM/GPRS SIM 800L Module GSM GPRS sim800L có khả nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, … điện thoại có kích thước nhỏ loại module SIM (25mm x 22mm) Điều khiển module sử dụng tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng rào đực thông dụng (male header) chuẩn 100mil THƠNG SỐ KỸ THUẬT Nguồn cấp: 3.7 – 4.2VDC, sử dụng với nguồn dòng th ấp t 500mAh trở lên (như cổng USB, nguồn từ Board Arduino) Nhưng khun bạn nên dùng nguồn có dịng đủ 1A để đảm bảo m ạch ho ạt động ổn định • Khe cắm SIM: MICROSIM • Dịng chế độ chờ: 10mA • Dịng hoạt động: 100mA đến 1A • Hỗ trợ băng tần phổ biến • Kích thước: 25mm x 22mm 1.4 Relay (rơ – le) • Rơ le (relay) cơng tắc chuyển đổi hoạt động điện Nói cơng tắc rơ le có trạng thái ON OFF R le tr ạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dịng điện chạy qua rơ le hay khơng Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dòng điện chạy qua cuộn dây bên t ạo từ trường hút Từ trường hút tác động lên đòn bẩy bên làm đóng mở tiếp điểm điện làm thay đổi trạng thái rơ le Số tiếp điểm điện bị thay đổi có th ể ho ặc nhiều, tùy vào thiết kế Rơ le có mạch độc lập họạt động Một mạch để điều khiển cuộn dây rơ le: Cho dịng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa điều khiển rơ le trạng thái ON hay OFF Một mạch điều khiển dòng ện ta cần kiểm sốt có qua rơ le hay không d ựa vào tr ạng thái ON hay OFF rơ le Cơ sở thực tiễn Tại trường THCS Đất Đỏ, th ường diễn tình trạng h ọc sinh quên tắt thiết bị điện quạt, đèn,… II QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Lên ý tưởng, lập kế hoạch mua linh kiện KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU Thời gian 15/8/2019 đến 20/8/2019 21/8/2019 đến 30/8/2019 31/8/2019 đến 20/9/2019 21/9/2019 đến 15/10/2019 16/10/2019 đến 15/11/2019 Nội dung công việc Lên ý tưởng, làm đề cương nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu liên quan Tìm hiểu linh kiện cần thiết Đặt mua linh kiện Lắp ráp linh kiện Vận hành thử, điều chỉnh sai sót (nếu 16/11/2019 đến 20/11/2019 có) Hồn thành báo cáo Test linh kiện Thiết kế mẫu sơ đồ khối Lắp ráp linh kiện III NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Sử dụng điện thoại nhắn tin theo cú pháp “ relay on” tới số điền thoại gắn mạch GSM/GPRS Sim800l, mạch GSM/GPRS sim 800L nhận tín hiệu truyền qua Arduino Uno R3 xử lí tín hiệu truyền tới Module Relay nhận lệnh cấp điện cho nguồn điện hoạt động Ngược lại, nhắn tin theo cú pháp “ relay off” tới số điền thoại gắn mạch GSM/GPRS Sim800l, mạch GSM/GPRS sim 800L nhận tín hiệu truyền qua Arduino Uno R3 xử lí tín hiệu truyền tới Module Relay nhận lệnh cấp điện cho nguồn điện ngưng hoạt động Sơ đồ khối IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sau trình nghiên cứu chế tạo thiết bị đạt kế sau: - Chế tạo thành công thiết bị tắt/mở nguồn điện - Tắt mở thiết bị điện đèn, quạt điện thoại 10 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Đặc điểm trường học Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, em giới hạn nghiên cứu trường THCS Đất Đỏ Phân tích: Trường THCS Đất Đỏ có 24 lớp học, lớp trang bị đầy đủ quạt trần, bóng đèn chiếu sáng Thực trạng lãng phí điện Theo khảo sát, bạn thường xuyên lãng phí điện nhà trường mở đèn vào ban ngày, không tắt đèn quạt khỏi lớp Trong đó, phổ biến tình trạng khơng tắt đèn, quạt Đánh giá giải pháp Việc tuyên truyền bạn có thói quen tắt thiết bị điện di chuyển sang phòng nhạc, tin học cần thiết Tuy nhiên, để nâng cao nhận thức bạn cần phải tuyên truyền sâu rộng cần thời gian Nhà trường có 02 bảo vệ thường xuyên kiểm tra tình hình bảo quản sở vật chất lớp, tiết kiệm điện lớp sau Tuy nhiên, thời gian công sức Do đó, theo em cần thiết phải có thiết bị riêng cho bảo vệ thầy chủ nhiệm can thiệp, tắt thiết bị điện khoảng cách xa tốn cơng sức 11 Sản phẩm hoàn thiện CHƯƠNG GIẢI PHÁP Nội dung nghiên cứu Trong trình nghiên cứu, em tìm mua linh kiện với giá thành thấp, đồng thời chế tạo thành công thiết bị tắt/mở nguồn điện cung cấp cho đèn, quạt lớp học 12 Kết nghiên cứu Trong trình thực nghiệm, thực nghiệm thành công tắt/mở thiết bị đèn, quạt tin nhắn điện thoại 13 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận “Thiết bị tắt mở nguồn điện ”đã hoàn thành đạt số kết sau: - Tắt / mở thiết bị đèn, quạt tin nhắn điện - Chế tạo thiết bị với giá thành thấp - Thiết bị sản xuất hàng loạt - Nhỏ gọn đạt hiệu cao Kiến nghị - Phát triển thiết bị rộng rãi cho địa phương nói chung cho trường học Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Hướng phát triển - Ứng dụng rộng rãi trường học, ứng dụng nông nghiệp tưới tiêu, chiếu sáng điều khiển điện thoại 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Phạm Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB GD, năm 2008 Học viện hàng không Việt Nam khoa điện tử viễn thông “Giáo trình hướng dẫn sử dụng Arduino” - TP Hồ Chí Minh 2015 Trang web: arduino.com.vn Trang web: http://laptrinhc.edu.vn/ Youtube.com.vn 15 MỤC LỤC TRANG ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU…………………….…………….… PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………… I.Lý chọn đề tài…………………………………….……………3 II Mục tiêu nghiên cứu………………………………………….….3 III Đối tượng phạm vi nghiên cứu………………………….… IV Phương pháp nghiên cứu…………………………………….…3 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……….… PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………13 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… 14 16 ... phí điện nên em nảy sinh ý tưởng sáng chế thiết bị tắt/ mở đèn, quạt lớp học từ xa cho thầy cô chủ nhiệm ban cán lớp Từ lí trên, em chọn đề tài “ Thiết bị tắt/ mở nguồn điện tin nhắn điện thoại? ??... học từ xa cho thầy cô chủ nhiệm ban cán lớp Từ lí trên, em chọn đề tài “ Thiết bị tắt/ mở nguồn điện tin nhắn điện thoại? ?? II Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu mà đề tài hướng tới tạo thiết bị: - Tắt. .. thành công thiết bị tắt/ mở nguồn điện cung cấp cho đèn, quạt lớp học 12 Kết nghiên cứu Trong trình thực nghiệm, thực nghiệm thành công tắt/ mở thiết bị đèn, quạt tin nhắn điện thoại 13 PHẦN III