Hiện nay, ở nước ta các tệ nạn xã hội ngày càng gia tăng mà một trong những nguyên nhân chủ yếu đó là do uống nhiều rượu bia. Rượu, bia là nguyên nhân chủ yếu làm giảm năng suất lao động, gây ra các tệ nạn xã hội như bạo lực, gia đình tan vỡ, và đặc biệt gây ra các vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng. Việt Nam là quốc gia thuộc top đầu các nước sử dụng rượu, bia khi tham gia giao thông. Tình trạng sử dụng rượu, bia tràn lan ở nhiều nơi đã khiến trật tự an toàn giao thông trở thành vấn đề báo động đây chính là nguyên nhân hàng đầu gây tai nạn giao thông, khi điều khiển phương tiện bởi người lái xe thường phản ứng chậm, buồn ngủ, thiếu tập trung, việc nhìn thấy các biển báo, tín hiệu hoặc quan sát trên đường không còn rõ ràng. Người say cũng bốc đồng, không còn khả năng kiểm soát tốc độ cho nên thường phóng nhanh, vượt ẩu, lấn đường rất dễ gây tai nạn. Để tích cực ngăn chặn việc việc người điều khiển phương tiện giao thông trong tình trạng say rượu bia, theo nghị định 712012NĐ – CP qui định người điều khiển các phượng tiện giao thông trên đường mà trong máu hoặc hơi thở có nồng độ cồn vượt quá 50 – 80 mgl máu hoặc 0,25 – 0,4 mgl khí hơi khí thở sẽ bị phạt. Chính vì thế có nhiều rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề đo nồng độ cồn đối với những người tham gia giao thông. Thấy được tính chất cấp bách và quan trọng của vấn đề trên nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn chủ đề: “ Xây dựng hệ thống đo nồng độ cồn”, nhằm mục đích chủ động ngăn ngừa kịp thời và cảnh báo sớm hiểm họa về tai nạn giao thông xảy ra, tạo nên một thói quen và ý thức tốt cho người tham gia giao thông. 1.1 Các yêu cầu cơ bản Hệ thống đo nồng độ cồn là hệ thống di động, giúp người dùng đo nồng độ cồn, cảnh báo cho người dùng cũng như người thân biết các thông số đo để có những giải pháp kịp thời, phòng tránh sự cố hiệu quả nhất. Hệ thống sử dụng Board Arduino Uno R3 làm bộ xử lý trung tâm, cảm biến nồng độ cồn sẽ đo để truyền các tín hiệu về trung tâm xử lý. Cùng một số thiết bị đầu ra như màn hình LCD 4x20 hoặc Oled, loa cảnh báo , động cơ servo SG90 ( rào chắn barrier ). 1.2 Phương pháp, phạm vi, và giới hạn nghiên cứu Hiện nay có nhiều phương pháp đo nồng độ như phương pháp đo nồng độ cồn trong máu, phương pháp đo nồng độ cồn trong hơi thở. Phương pháp đo nồng độ cồn trong máu là phương pháp được sử dụng để xác định lượng các chất kích thích và hoạt chất gây ảnh hưởng tới cơ thể con người trong máu. Sử dụng các biện pháp hóa sinh trong phòng thí nghiệm để đo đạc với độ chính xác cao. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là phải lấy mẫu máu của người cần kiểm tra tại cơ sở y tế, thông qua quy trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm mới cho ra kết quả do đó gây tốn thời gian và không thể áp dụng trong các trường hợp cần kiểm tra nhanh, tại hiện trường. Phương pháp đo nồng độ cồn trong hơi thở: Hơi thở của người say rượu sẽ có nồng độ cồn cao. Sử dụng các thiết bị đo nồng độ cồn từ hơi thở hoặc đo nồng độ trong không khí của không gian thở trước mặt người lái để đánh giá tình trạng say rượu bia. Ta thấy rằng phương pháp xác định nồng độ cồn qua hơi thở hiện đang được sử phổ biến vì tính cơ động và thời gian đo nhanh chỉ khoảng 8 – 10 giây. Vì thế nhóm chúng em sẽ sử dụng phương pháp đo nồng độ cồn qua hơi thở. 1.3 Ý nghĩa thực tiễn. Chủ đề “Xây dựng hệ thống đo nồng độ cồn” của nhóm chúng em có ý nghĩa thiết thức trong cuộc sống nhằm mục đích chủ động ngăn ngừa kịp thời và cảnh báo sớm hiểm họa về tai nạn giao thông xảy ra, tạo nên một thói quen và ý thức tốt cho người tham gia giao thông. Từ đó có thể hạn chế tối đã nhưng hậu quá đáng tiếc do rượu bia gây ra. 1.4 Bài toán yêu cầu. Để đảm bảo trật rự an toàn giao thông và đặc biệt là kiểm tra vi phạm nồng độ cồn của người tham gia giao thông, với việc tạo ra một hệ thống đo nồng độ cồn thông minh kết hợp chốt chặn bằng barie để kịp thời ngăn chặn các đối tượng vi phạm pháp. Đồng thời giúp hạn chế số lượng cán bộ ở từng chốt chặn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐỒ ÁN Mã: 13321 Học kỳ: – Năm học: 2022 – 2023 ĐỀ TÀI: Máy Đo Nồng Độ Cồn Thông Minh SINH VIÊN LÊ VĂN THẠCH BÙI THANH BÌNH VŨ HỒNG HIỆP MSV LỚP 85812 ĐTĐ61ĐH 87322 ĐTĐ61ĐH 86967 ĐTĐ61ĐH NHIỆM VỤ Nhóm trưởng Thành viên Thành viên Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chun ngành Điện tự động cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Ths Vũ Ngọc Minh Hải phòng 12/2022 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên trình thực Đồ án: ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng Đồ án (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh bản vẽ): ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………… Đánh giá: Đạt x Khơng đạt Hải Phịng, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Lời cảm ơn Trước hết, chúng em chân thành cảm ơn thầy cô cán Khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học Em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy nhiệt tình giảng dạy chun ngành Điện tự động cơng nghiệp Em hết lịng biết ơn quan tâm ủng hộ gia đình bạn bè Đó nguồn động viên tinh thần lớn để tơi theo đuổi hồn thành đồ án Đặc biệt, em vô tri ân hướng dẫn tận tình theo dõi sát đầy tinh thần trách nhiệm lòng thương mến thầy Vũ Ngọc Minh suốt trình em thực Báo cáo Đồ án Cuối em muốn gửi lời cảm ơn đến toàn quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam , người có vai trị lớn suốt trình em theo học Trong trình thực Báo cáo Đồ án nhận thấy chúng em cố gắng kiến thức hẹn hẹp nên nhiều thiếu sót, mong thầy bổ sung để Báo cáo đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô! Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU CHƯƠNG Tổng quan xây dựng mơ hình hệ thống 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các yêu cầu bản 1.3 Phương pháp, phạm vi, giới hạn nghiên cứu .2 1.4 Ý nghĩa thực tiễn .3 1.5 Bài toán yêu cầu 1.6 Sơ đồ khối hệ thống 1.7 Nguyên lý hoạt động .3 1.8 Phân tích lựa chọn phần tử, thiết bị thực .4 1.8.1 Lựa chọn cảm biến đo nồng độ cồn 1.8.2 Khối đo xử lý thông tin cho cảm biến MQ3 1.8.3 Module cảm biến áp suất khơng khí .10 1.8.4 Khối âm 11 1.8.5 Khối hiển thị 12 1.8.6 Khối động 13 1.8.7 Cảm biến IR: cảm biến hồng ngoại 14 1.8.8 ARDUINO UNO R3 15 1.8.9 Phần mềm lập trình Arduino IDE 17 1.8.10 Phần mềm mô Proteus 18 Kết luận chương 1……………………………………………………………….19 CHƯƠNG Chế tạo thử nghiệm hệ thống .20 2.1 Nghiên cứu sơ đồ kết nối thiết bị 20 2.1.1 Sơ đồ kết nối bản .20 2.1.2 Sơ đồ kết nối mô 21 2.2 Xây dựng chương trình điều khiển 22 2.3 Chương trình code 23 2.4 Kết quả mô 28 Kết luận chương 2……………………………………………………………….29 CHƯƠNG Lắp ráp mạch thực đánh giá hệ thống 30 3.1 Lắp ráp mạch thực 30 3.2 Thử nghiệm đánh giá hệ thống 31 KẾT LUẬN 33 Kết luận 33 Hướng phát triển ĐỒ ÁN tương lai 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 Summation of project 35 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 1.2 Nguyên lý máy đo nồng độ kiểu quang phổ Hình 1.3 Hình dạng thực tế cảm biến MQ3 Hình 1.4 Thơng số hình học cảm biến MQ3 Hình 1.5 Độ nhạy MQ3 với số loại khí Hình 1.6 Đặc điểm độ nhạy cảm biến MQ3 so với nhiệt độ độ ẩm Hình 1.7 Sơ đồ cấu trúc mạch điện MQ3 Hình 1.8 Module MQ3 Hình 1.9 Sơ đồ mạch điện khối chuyển đổi đo lường cảm biến MQ3 Hình 1.10 Module cảm biến áp suất khơng khí MPS20N0040D-S 10 Hình 1.11 Module kích phát âm YS-M3 11 Hình 1.12 LCD 20x4 12 Hình 1.13 Động servo 13 Hình 1.14 Vi điều khiển sử dụng Arduino .16 Hình 1.15 Arduino UNO R3 .17 Hình 2.1 Sơ đồ kết nối bản 20 Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mô Proteus 21 Hình 3.1 Mơ hình tồn hệ thống 30 Hình 3.2 Khối nhận tín hiệu đo (cảm biến áp suất + cảm biến cồn) 30 Hình 3.3 Khối đièu khiển trung tâm 31 Hình 3.4 Khối cảnh báo âm .31 Hình 3.5 Cảm biến IR, phần hiển thị barrier 31 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số kyc thuật cảm biến MQ3 Bảng 1.2 Một vài thông số Ardu8ino UNO R3 15 Bảng 3.1 Thử nghiệm với thở không sử dụng chất có cồn 32 Bảng 3.2 Thử nghiệp với thở sử dụng chất có cồn 32 MỞ ĐẦU CHƯƠNG Tổng quan xây dựng mơ hình hệ thống 1.1 Giới thiệu chung Hiện nay, nước ta tệ nạn xã hội ngày gia tăng mà nguyên nhân chủ yếu uống nhiều rượu bia Rượu, bia nguyên nhân chủ yếu làm giảm suất lao động, gây tệ nạn xã hội bạo lực, gia đình tan vỡ, đặc biệt gây vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng đặc biệt nghiêm trọng Việt Nam quốc gia thuộc top đầu nước sử dụng rượu, bia tham gia giao thơng Tình trạng sử dụng rượu, bia tràn lan nhiều nơi khiến trật tự an tồn giao thơng trở thành vấn đề báo động nguyên nhân hàng đầu gây tai nạn giao thông, điều khiển phương tiện người lái xe thường phản ứng chậm, buồn ngủ, thiếu tập trung, việc nhìn thấy biển báo, tín hiệu quan sát đường khơng cịn rõ ràng Người say bốc đồng, khơng cịn khả kiểm sốt tốc độ thường phóng nhanh, vượt ẩu, lấn đường dễ gây tai nạn Để tích cực ngăn chặn việc việc người điều khiển phương tiện giao thông tình trạng say rượu bia, theo nghị định 71/2012/NĐ – CP qui định người điều khiển phượng tiện giao thông đường mà máu thở có nồng độ cồn vượt 50 – 80 mg/l máu 0,25 – 0,4 mg/l khí khí thở bị phạt Chính có nhiều nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề đo nồng độ cồn người tham gia giao thông Thấy tính chất cấp bách quan trọng vấn đề nhóm chúng em định lựa chọn chủ đề: “ Xây dựng hệ thống đo nồng độ cồn”, nhằm mục đích chủ động ngăn ngừa kịp thời cảnh báo sớm hiểm họa tai nạn giao thơng xảy ra, tạo nên thói quen ý thức tốt cho người tham gia giao thông 1.2 Các yêu cầu Hệ thống đo nồng độ cồn hệ thống di động, giúp người dùng đo nồng độ cồn, cảnh báo cho người dùng người thân biết thơng số đo để có giải pháp kịp thời, phòng tránh cố hiệu quả Hệ thống sử dụng Board Arduino Uno R3 làm xử lý trung tâm, cảm biến nồng độ cồn đo để truyền tín hiệu trung tâm xử lý Cùng số thiết bị đầu hình LCD 4x20 Oled, loa cảnh báo , động servo SG90 ( rào chắn barrier ) 1.3 Phương pháp, phạm vi, giới hạn nghiên cứu Hiện có nhiều phương pháp đo nồng độ phương pháp đo nồng độ cồn máu, phương pháp đo nồng độ cồn thở Phương pháp đo nồng độ cồn máu phương pháp sử dụng để xác định lượng chất kích thích hoạt chất gây ảnh hưởng tới thể người máu Sử dụng biện pháp hóa sinh phịng thí nghiệm để đo đạc với độ xác cao Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm phải lấy mẫu máu người cần kiểm tra sở y tế, thơng qua quy trình thử nghiệm phịng thí nghiệm