Hệ thống tự động báo khói, khí gas và dập tắt nhanh đám cháy

NGHIÊN CỨU KHKT Hiện nay, nền nông nghiệp nước ta đang dần tiếp cận với nền nông nghiệp của các nước có nền nông nghiệp hiện đại như Nhật Bản hay Hàn Quốc. Tuy nhiên để nông nghiệp phát triển cần áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất, ứng dụng công nghệ 4.0 vào quy trình sản xuất nhằm nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng. Nông nghiệp ở nước ta hiện nay rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và không đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông nghiệp ngoài kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất để đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển, tuwới đúng và tưới đủ theo yêu cầu của nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất, hiệu quả cao. Theo quan sát được cho thấy ở các khu vực thành phố vẫn bắt gặp hình ảnh các xe bồn chở nước tưới cây dọc đường gây mất an toàn giao thông Mặt khác nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày càng được áp dụng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun mưa, giây tưới nhỏ giọt,...) có thông số khác nhau phục vụ cho các laoị cây khác nhau. Việc tính toán để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng được nhu cầu tưới theo nông học cây trồng và phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu quả cao là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới này. Hệ thống tưới cây phải đảm bảo được nhu cầu tưới cây, thời gian tưới và tiết kiệm nước,...Với sự đam mê nghiên cứu, tìm tòi học hỏi qua sách báo, qua những bài giảng của thầy cô trên lớp, vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, chúng em đã quyết định chọn đề tài “ Hệ thống tưới cây tự động” II. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học: + Phục vụ lợi ích cuộc sống con người; + Vận dụng những kiến thức lý thuyết vào thực tế; + Nâng cao ý thức tự học, tìm tòi, sáng tạo khoa học; + Nâng cao kỹ năng vận dụng. 2. Ý nghĩa thực tiễn: + Giúp tưới cây theo độ ẩm đất hiệu quả nhất; + Góp phần tiết kiệm nước tưới, chăm sóc cây khoa học. III. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thực tế hệ thống tưới cây truyền thống; Thiết kế, chế tạo hệ thống tưới nước đảm bảo yếu tố an toàn, hiệu quả. IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu: Mạch điều khiển Động cơ tưới nước Cảm biến độ ẩm Đồng hồ hẹn giờ theo thời gian thực Vật liệu khác được sử dụng trong quá trình làm sản phẩm 2. Phạm vi nghiên cứu: Thời gian nghiên cứu: Thời gian tiến hành từ tháng 62022đến tháng 112022. Nguồn lực: Kinh phí hỗ trợ của nhà trường, sự ủng hộ của gia đình. Khả năng nghiên cứu: Chúng em rất yêu thích khoa học, muốn khám phá, muốn đưa những kiến thức đã học được ứng dụng vào thực tiễn, góp phần tự động hóa phục vụ sản xuất. V. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu các tài liệu và công trình đã có, phân tích và chọn công nghệ tiên tiến, nắm vững công nghệ để triển khai vào điều kiện nông nghiệp Việt Nam để chế tạo ra sản phẩm phục vụ đời sống, phục vụ sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả trong trồng trọt. + Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí làm việc của các thiết bị phun tưới hiện có, đánh giá ưu điểm, nhược điểm của các thiết bị đó. Nghiên cứu linh kiện, thiết bị cần lắp đặt, chế tạo Thiết kế, xây dựng sơ đồ lắp đặt hệ thống. Thực nghiệm và rút ra kết luận.

UBND HUYỆN CAN LỘC TRƯỜNG THCS VŨ DIỆM BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO KHÓI, KHÍ GAS VÀ DẬP TẮT NHANH ĐÁM CHÁY Lĩnh vực: HỆ THỐNG NHÚNG Học sinh thực hiện: Trần Anh 9A, Vương Huyền Vy 8A Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Mạnh Hùng Can Lộc, tháng 12 năm 2023 Phần Mục lục Trang Phần 1: PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài III Mục đích nghiên cứu IV Đối tượng phạm vi nghiên cứu V Phương pháp nghiên cứu VI Nội dung nghiên cứu 10 Nghiên cứu ý tưởng 10 Nghiên cứu vật liệu để làm 10 Nghiên cứu cách làm 10 VII Nhiệm vụ cấu tạo hệ thống Nhiệm vụ 10 Cấu tạo 10 Phần 2: MỘT SỐ KẾT QUẢ CHÍNH 21 I Sản phẩm trình nghiên cứu 21 II Quá trình chạy thử - Kết thảo luận 23 Phần 3: KẾT LUẬN KHOA HỌC 27 Phần 4: KHUYẾN NGHỊ, TÍNH ƯU VIỆT VÀ NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SẢN PHẨM 27 Phần : HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DỰ ÁN 28 Phần 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Những năm trở lại đây, số lượng đám cháy xảy ngày tăng cao Hậu thiệt hại người tài sản mà cố đêm lại gây hoang mang cho người dân Vì vậy, dựa nhu cầu thực tiễn cần có hệ thống tự động phát đám cháy, rị rỉ khí gas dập tắt nhanh đám cháy, đồng thời thông báo đến chủ nhân nhà để phát can thiệp kịp thời nhằm đảm bảo an toàn cho người tài sản Trước phát triển ngày nhanh chóng cách mạng công nghiệp 4.0, việc áp dụng công nghệ thông tin ứng dụng kỹ thuật số vào cơng tác phịng cháy chữa cháy vô cần thiết Vậy phải làm để ứng dụng cơng nghệ vào việc chế tạo hệ thống tự động báo cháy dập tắt nhanh đám cháy? Câu hỏi khơng ngừng thơi thúc chúng em tìm tịi nghiên cứu chế tạo thành cơng “HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO CHÁY, RỊ RỈ KHÍ GAS VÀ DẬP TẮT NHANH ĐÁM CHÁY” Đây dự án mà chúng em chọn để nghiên cứu, nhằm tìm giải pháp khắc phục khó khăn, tồn kể II Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: + Tự động hóa phục vụ tiện ích sống người; + Vận dụng kiến thức lý thuyết vào giải vấn đề thực tiễn; + Nâng cao ý thức tự học, tìm tịi sáng tạo; + Nâng cao kỹ thực hành - Ý nghĩa thực tiễn: + Tự động phát khói khí gas, đồng thời dập tắt đám cháy xảy hỏa hoạn; + Hệ thống lắp đặt hộ dân, trường học, công sở, nhà cao tầng, để phát kịp thời xử lí tránh cố xảy ngồi mong muốn III Mục đích nghiên cứu - Mục đích: Tự động phát xử lí cố chỗ giúp giảm thiểu nguy thiệt hại tài sản - Mục tiêu: Nghiên cứu, chế tạo thành công Hệ thống tự động báo cháy, rị rỉ khí gas dập tắt nhanh đám cháy sau hồn thành dự án áp dụng gia đình chúng em nhân rộng, ứng dụng lắp đặt cho hộ gia đình khác IV Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Nghiên cứu tính chất vụ cháy - Các thiết bị điện: Contacto, rơ le trung gian - Các linh kiện điện tử, vi mạch điện tử, module cảm biến khói, cảm biến khí gas Phạm vi nghiên cứu: - Thời gian nghiên cứu: Thời gian tiến hành từ tháng 2/2021 đến tháng 11/2022 - Nguồn lực: Kinh phí hỗ trợ nhà trường nơi em học, ủng hộ gia đình, hàng xóm nơi em sinh sống - Khả nghiên cứu: Chúng em yêu thích khoa học, muốn khám phá, muốn đưa kiến thức học ứng dụng vào thực tiễn - Phương tiện nghiên cứu: Kiến thức học lớp, khai thác nguồn internet V Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết - Tìm hiểu cấu tạo, ngun lí làm việc cách đấu nối thiết bị điện công nghiệp: Contacto, rơ le trung gian - Nghiên cứu linh kiện điện tử mạng internet, tự học lập trình bo mạch điều khiển arduino - Nghiên cứu nguyên lí làm việc hệ thống: Khối cảm biến khí gas phát có khí gas, khối xử lý tín hiệu gửi tín hiệu đến khối phát âm, có âm phát ra: “ Phát rị rỉ khí gas khu vực, xin kiểm tra lại” để cảnh báo cho người sử dụng nơi đó, khắc phục hệ thống thơi khơng phát cảnh báo Nếu cố rị khí gas chưa khắc phục khối xử lý gửi tín hiệu đến khối phát âm thơng báo nội dung “Thơng báo, khóa van ga an tồn”, “Thơng báo, mạch điện sinh hoạt gia đình bị cắt sau giây” đồng thời khối xử lý tín hiệu tác động đến khối tải để ngắt điện tồn hệ thống điện gia đình, giảm thiểu nguy cháy nổ thấp nhất, tiếp đến tác động đến khối sim thực gọi, nhắn tin đến số điện thoại chủ nhà, chủ nhà nhận gọi có biện pháp xử lý gấp để giảm thiểu tối ưu khả thiệt hại người Khối cảm biến khói phát khói, khối xử lý tín hiệu gửi tín hiệu đến khối phát âm, có âm phát ra: “phát khói khu vực, xin kiểm tra lại ” để cảnh báo cho người sử dụng nơi đó, khắc phục hệ thống không phát cảnh báo Nếu cố khói chưa khắc phục khối xử lý gửi tín hiệu đến khối phát âm thơng báo nội dung “Thơng báo, mạch điện sinh hoạt gia đình bị cắt sau giây” đồng thời khối xử lý tín hiệu tác động đến khối tải để ngắt điện tồn gia đình, giảm thiểu nguy cháy nổ thấp nhất, tiếp đến tác động đến mô tơ bơm nước dập tắt đám cháy tác động đến khối sim thực gọi, nhắn tin đến số điện thoại chủ nhà, chủ nhà nhận gọi có biện pháp xử lý gấp để giảm thiểu tối ưu khả thiệt hại người Nghiên cứu thực nghiệm Sơ đồ nguyên lí làm việc khối hệ thống Thiết kế mạch in phần mềm proteus Mô sản phẩm trước thi công Xuất mạch in file để in giấy VI Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu ý tưởng - Đưa ý tưởng, đánh giá, phân tích, tổng hợp rút kết luận - Nghiên cứu, tìm hiểu thiết bị sẵn có thị trường, ngun lí hoạt động thiết bị đánh giá ưu, nhược điểm thiết bị Nghiên cứu vật liệu để làm - Nghiên cứu thiết bị, linh kiện cần thiết cho hệ thống - Nghiên cứu cách đấu nối, dây cho hệ thống cho gọn, thẩm mỹ đảm bảo an tồn điện - Nghiên cứu cách bố trí thiết bị, linh kiện, bo mạch cho phù hợp Nghiên cứu cách làm - Bước 1: Thiết kế sơ đồ hệ thống - Bước 2: Gắn linh kiện, thiết bị theo sơ đồ thiết kế - Bước 3: Kết nối bo mạch adruino với máy tính tiến hành nạp chương trình - Bước 4: Kiểm tra vận hành thử nghiệm VII Nhiệm vụ cấu tạo khối hệ thống Nhiệm vụ khối hệ thống Khối cảm biến có nhiệm vụ phát khói rị rỉ khí gas Khối sim 800L có nhiệm vụ thực gọi nhắn tin khẩn cấp tới số máy ấn định sẵn Khối phát âm thực nhiệm vụ phát âm loa ghi âm trước theo trình tự để hướng dẫn, cảnh báo Khối hiển thị LCD hiển thị nội dung cần thông báo hình Khối ngắt điện có tính điều khiển ngắt tồn điện gia đình, trừ hệ thống cảnh báo Khối xử lí tín hiệu có chức thu nhận xử lí tín hiệu Cấu tạo hệ thống 10 KHỐI CẢM BIẾN  Nguồn cấp: 3.7 – 4.2VDC, sử dụng với nguồn dịng thấp từ 500mAh trở lên (như cổng USB, nguồn từ Board Arduino) Nhưng khuyên bạn nên dùng nguồn có dòng đủ 1A để đảm bảo mạch hoạt động ổn định  Khe cắm SIM: MICROSIM  Dòng chế độ chờ: 10mA  Dòng hoạt động: 100mA đến 1A  Hỗ trợ băng tần phổ biến  Kích thước: 25mm x 22mm SƠ ĐỒ CHÂN Module GSM GPRS Sim800L  VCC: Nguồn vào 3.7 – 4.2V  TXD: Chân truyền Uart TX  RXD: Chân nhận Uart RX  DTR : Chân UART DTR, thường không xài  SPKP, SPKN: ngõ âm thanh, nối với loa để phát âm  MICP, MICN: ngõ vao âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm  Reset: Chân khởi động lại Sim800L (thường không xài)  RING : báo có gọi đến  GND: Chân Mass, cấp 0V 17 Sơ đồ kết nối với arduino uno - Công tắc tơ (Contactor) Công tắc tơ khí cụ điện tương đương với CB để gia đình, xảy tiếp điểm làm cơng tắc tơ ngắt làm điện đảm bảo thấp nguy đóng ngắt có tác dụng đóng ngắt toàn điện cố mạch điện tử ngắt bị điện, tiếp điểm toàn gia đình, chập điện 18 - Cơng tắc tơ khí cụ điện để đóng, ngắt thường xuyên mạch điện động lực, từ xa, tay (thông qua nút bấm) tự động Việc đóng cắt cơng tắc tơ thực nam châm điện, thủy lực khí nén Thơng thường sử dụng nam châm điện để đóng cắt cơng tắc tơ Cấu tạo cơng tắc tơ - Bao gồm phận hình 4: Cuộn cảm, nam châm điện, lị xo, lõi thép tiếp điểm Nguyên lý hoạt động Công tắc tơ - Khi cuộn hút công tắc tơ chưa cấp điện, lò xo hồi vị đẩy lõi thép động cách xa khỏi lõi thép tĩnh Các cặp tiếp điểm trạng thái mở - Khi cấp điện vào cuộn hút công tắc tơ, lõi thép tĩnh hút lõi thép động thắng lực đẩy lị xo, từ đóng tiếp điểm lại, đưa điện từ đầu vào Công tắc tơ tới đầu công tắc tơ - Khi ngắt điện cấp vào cuộn hút cơng tắc tơ, lực hút khơng cịn nữa, lò xo lại đẩy lõi thép động vị trí ban đầu, cặp tiếp điểm mở ra, ngắt điện đầu cơng tắc tơ - Ngồi tiếp điểm để truyền tải điện pha, cơng tắc tơ cịn có thêm tiếp điểm phụ để sử dụng mạch điều khiển, mạch logic trung gian - Rơ le trung gian Rơ le trung gian (Relay trung gian) thiết bị điện tử có chức chuyển mạch tín hiệu điều khiển khuếch đại chúng với kích thước nhỏ Trong sơ đồ điện rơ le trung gian lắp vị trí trung gian, chúng có tên gọi Cụ thể rơ le trung gian nằm thiết bị điều khiển công suất nhỏ thiết bị điều khiển cơng suất lớn Một ví dụ đơn giản công dụng rơ le: Rơ le nằm bảo vệ tủ lạnh Khi điện yếu, relay ngắt điện để tủ ngưng hoạt động cấp điện lại bình thường dịng điện ổn định 19 Một số loại Relay trung gian phổ biến như:  Relay trung gian 5V, 12V, 24V  Relay trung gian chân, 12 chân 14 chân Cấu tạo nguyên lý hoạt động Rơ le trung gian - Cấu tạo: Relay cấu tạo từ hai phần cuộn hút mạch tiếp điểm   Cuộn hút (nam châm điện): Gồm có lõi thép động, lõi thép tĩnh cuộn dây Cuộn dây dùng để cuộn cường độ, điện áp hay cuộn điện áp lẫn cường độ Còn lõi thép động định vị vít điều chỉnh găng lị xo Mạch tiếp điểm: gồm có tiếp điểm thuận tiếp điểm nghịch Tiếp điểm nghịch đảm nhận vai trị đóng cắt tín hiệu thiết bị tải với dòng nhỏ cách ly với cuộn hút - Nguyên lý hoạt động: Khi dòng điện chạy qua relay trung gian qua cuộn dây bên tạo từ trường hút Từ trường hút tác động lên đòn bẩy bên làm cho tiếp điểm 20