Thiết kế, chế tạo mô hình tàu gom rác cỡ nhỏ

1 HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHÓA HỌC VÀ NHÓM SRT NĂM HỌC 2019-2020 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH TÀU GOM RÁC CỠ NHỎ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DESIGNING, MANUFACTURING SMALL GARBAGE COLLECTION BOATS USING SOLAR ENERGY SVTH: Lê Văn Nguyên1, Lê Văn Thuận1, Ngô Thành Nhân2 1Lớp 17OTO1, Khoa Cơ khí, 2Lớp 19DL2, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng GVHD: ThS.GVC Nguyễn Lê Châu Thành Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Bài báo trình bày kết nghiên cứu, thiết kế Abstract - This report represents the result of a study on chế tạo “Mô hình tàu gom rác cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt design and manufacture of " Model of a small garbage collection trời” nhằm giải vấn đề tiết kiệm thời gian, công sức, chi vessel using solar energy " with the purpose of dealing with the phí th nhân cơng cho người sử dụng hoạt động issues about saving time, energy, spending on paying a rent for môi trường bề mặt nước Mơ hình thiết kế theo hình staffs and being able to operate in the enviroment on the surface dáng chữ U ngược, có túi đựng rác đặt phía dễ dàng water The model is designed in the shape of an inverted U, with thay Kết hợp với hai mô tơ DC12V (18000RPM DC-775), tạo an inside garbage bag that can be easily replaced Combined with lực đẩy giúp thiết bị di chuyển dễ dàng mặt nước, two 12VDC (18000RPM DC-775) motors to create thrust, the với camera quan sát đặt phía trước mơ hình giúp người device can be easily moved on the surface water , with the điều khiển đễ dàng quan sát khuất tầm nhìn hệ camera placed in front of the model to help the operator easily thống đèn cánh báo va chạm để tránh phương tiện observe when out of sight and a collision warning light system to nước khác avoid other underwater vehicles Từ khóa - Thuyền thu gom rác thải; mơ hình thu gom rác Key words - Boat of collecting garbage; a model of collecting thải; thu gom rác thải nước; tàu gom rác mặt nước; garbage; collecting garbage on the surface water; garbage mơ hình tàu gom rác cỡ nhỏ … collection vessel on the water; garbage collection boat model … Đặt vấn đề Trên tuyến đường làng hay xã, huyện, thành thị có nhiều đoạn hai bên đường có vơ số đống rác thải người dân sinh sống gần đổ tạo thành đống, kênh mương không ngoại lệ, nhiều nơi rác thải đổ trôi lềnh bềnh mặt nước với mật độ ngày nhiều Hình 1: Tình trạng rác thải sinh hoạt tràn ngập chưa Hình 2: Thu gom rác thải biển Ninh Thuận có biện pháp xử lý hiệu Về tình trạng nhiễm nước vùng nông thôn Những bãi rác chủ yếu người dân tự khu vực sản xuất nông nghiệp ngày cao Điều tạo ý thức người dân hạn chế, họ sở hạ tầng vùng nông thôn lạc hậu, đa phần chưa ý thức rõ tác hại việc làm Ở nhiều chất thải gia súc người khơng xử lý vùng nơng thơn cịn chưa có bãi rác tập trung làm cho tình trạng nhiễm nguồn nước ngày tái khơng có người thu gom rác diễn [1] Rác thải vứt nơi, chí đầu Thiết kế chế tạo nguồn nước Đối với thành phố, thị lượng rác thải hàng ngày lớn, có hệ thống thu gom xử lý “Mơ hình tàu gom rác cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt rác tình trạng nhiễm rác thải có phần trời” thiết kế, chế tạo nhằm tiết kiệm thời gian, giảm cải thiện song cịn gây nhiễm mơi trường chi phí nhân cơng vệ sinh thu gom rác bề mặt ao hồ, kênh, rạch có chức sau:  Có thể di chuyển dễ dàng bề mặt nước (tiến, lùi, rẽ phải, rẽ trái) vừa thu gom rác  Có thể điều khiển mơ hình từ xa thu- phát sóng dùng tần số 2.4GHz với camera quan sát đặt phía trước mơ hình truyền hình ảnh trực tiếp điện thoại thông qua phần mềm SYMA-FPV Lê Văn Nguyên, Lê Văn Thuận, Ngô Thành Nhân  Có túi dựng rác dễ dàng thay thế; Đồng thời sạc bảo vệ pin mặt trời  Có đèn cảnh báo để phương tiện mặt nước Acquy trình sử dụng khác dễ dàng thấy tránh  Có sử dụng pin lượng mặt trời,  Điện áp định mức: 12V/24V làm việc thời gian dài không sợ hết điện  Dòng nạp/xả: 30A  Đâu USB: 5V/2A Max Sơ đồ khối “Mơ hình tàu gom rác cỡ nhỏ sử dụng  Công suất: 390W (12V) – 780W (24V) lượng mặt trời” trình bày hình 3:  Kích thước: 150mm x 78mm x 35mm  Trọng lượng: 150g  Màn hình hiển thị: LCD 2.3 Tấm pin lượng mặt trời (Solar Panel-PTTYN) Hình 3: Sơ đồ khối “Mơ hình tàu gom rác cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời” 2.1 Bộ thu - phát sóng (TX-RX) Hình 4: Bộ thu – phát sóng điêu khiển độc lập kênh Hình 6: Tấm Pin lượng mặt trời 20W Bộ Bộ thu – phát sóng điều khiển độc lập kênh có Tấm pin lượng mặt trời thiết bị sử dụng nguồn tay điều khiển (TX) với thông số kỹ thuật sau: chiếu sáng mặt trời để tạo nguồn điện, có khả cung cấp điện cho thiết bị khác  Sử dụng điện áp 1.5V  Có thể điều khiển độc lập kênh dùng sóng  Công suất (Pmax): 20W 2.4GHz  Điện áp (Amp): 18V  Tầm xa: 50-100m  Điện áp hở mạch (Voc): 21.6V  Kích thước nhỏ gọn: 155mm x130mm  Dòng ngắn mạch (Isc): 1.16A  Cùng với mạch nhận sóng (RX):  Dòng danh định (Isc): 1.16A  Kích thước: 55mm x 36.5mm  Kích thước: 450mm x 350mm x 17mm  sử dụng điện áp 6-15V  Trọng lượng: 1,7kg  Dòng điện ba kênh 5V-150mAh 2.4 Module điều khiển động L298N 2.2 Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời (Solar Charge Controller) Hình 5: Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời 30A Hình 7: Module L298N Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời sử dụng Module điều khiển động (Motor Driver) sử dụng để điều khiển tối ưu trình sạc Acquy từ Pin chip cầu H L298N giúp điều khiển tốc độ chiều quay lượng mặt trời, giúp q trình sạc ln đạt hiệu suất cao động DC cách dễ dàng, module L298N điều khiển động bước lưỡng cực Mạch cầu H IC L298N hoạt động điện áp từ 5V đến 35V Module L298N có tích hợp IC nguồn 78M05 để tạo nguồn 5V để cung cấp cho thiết bị khác HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHÓA HỌC VÀ NHÓM SRT NĂM HỌC 2019-2020  Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H  Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V  Dòng tối đa cho cầu H: 2A  Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V  Dòng tín hiệu điều khiển: ~ 36mA  Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃))  Nhiệt độ vận hành: -25 ℃) ~ +130 ℃) 2.5 Động DC (DC motor) Hình 10: Phần mềm SYMA-FPV Động điện chiều loại biến đổi điện dòng  Tầm xa 50-100m; chiều thành  Kích thước 40 x 30 x 20mm 2.7 Mạch đèn cảnh báo va chạm Xuất phát từ mục đích làm cho mơ hình bật hơn, dễ gây ý, giúp cho phương tiện lưu thông mặt nước dễ dàng nhận biêt để khỏi va chạm Nhờ cụm đèn led đỏ trước sau nhấp nháy luân phiên phát rung động, nên tạo bật, từ giúp dễ dàng nhận biết Hình 8: Nguyên lý hoạt động động chiều Hình 11: Sơ đồ nguyên lý mạch đèn nhấp nháy [3] Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có Các linh kiện gồm có: cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận  tranzico c828; chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện  tụ 50v 4µF; chuyển động quay rotor liên tục Thông thường  đèn led đỏ đèn led xanh; phận gồm có cổ góp chổi than  điện trở 1kΩ điện trở 100kΩ tiếp xúc với cổ góp [2] 2.8 Nguyên lý hoạt động mơ hình Hình 9: Động chiều DC điện áp 12-24V tốc độ tối đa 18.000 vịng/phút (12V) sử dụng mơ hình 2.6 Camera quan sát Hình 9: Camera quan sát mơ hình Hình 12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động Thông số chi tiết camera quan sát: Ngun lý hoạt động mơ hình:  Sử dụng điện áp 3-7V;  Dòng điện pin lượng mặt trời  Bộ điều  Độ phân giải MPX; khiển sạc  Sạc vào Acquy  Truyền trực tiếp hình ảnh điện thoại thơng qua  Khi khố K1, K2 mở mơ hình khơng hoạt động phần mềm SYMA-FPV, (Hình 8);  Khi khố K1, K2 đóng dịng điện chạy từ + Ắc Lê Văn Ngun, Lê Văn Thuận, Ngô Thành Nhân quy  Bộ điều khiển sạc  Module L298N  Mạch hoạt động khoảng thời gian dài mà khơng lo nhận sóng  Đến động cơ, làm cho mơ hình hoạt hết điện Cùng với chứa rác gọn nhẹ dễ dàng thay động  - Ắc quy chứa đầy rác  Khi khố K1 đóng dịng điện chạy từ + Pin  Mạch đèn cảnh báo va chạm, làm cụm đèn led đỏ Theo số liệu nhóm em tính được, mơ hình làm nhấp nháy liên tục, cảnh báo cho phương tiện việc môi trường tệ (tức bề mặt nước nước khác để tránh va vào - Pin tồn rác) mơ hình thu gom hết túi đựng rác  Khi khố K1 đóng dịng điện chạy từ + Pin  Camera, kết nối camera với điện thoại (dài x rộng x cao: 0,61 x 0,42 x 0,23m =0,06m3) thông qua phần mềm SYMA-FPV, hình ảnh phút, tương ứng với 1,5m2 Khơng mơ hình truyền trực tiếp từ camera điện thoại  - Pin Kết cịn hoạt động, thu gom rác nơi xa tầm với người Từ cho thấy hiệu mơ hình Hình 13: Mơ hình tàu gom rác cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt mang lại, hỗ cho người việc vệ sinh trời môi trường nước Chúng em hoàn thành mục tiêu đề ban Kết luận đầu mơ hình hoạt động ổn định nhờ vào thiết kế gọn nhẹ hình chữ U ngược Đặc biệt với việc ứng dụng Bài báo cáo trình bày kết nghiên cứu, thiết kế cơng nghệ pin lượng mặt trời, giúp cho mơ hình vừa chế tạo mơ hình hồn chỉnh “Mơ hình tàu gom rác cỡ hoạt động vừa sạc lượng làm tăng khả nhỏ sử dụng lượng mặt trời” Nhóm thi cơng hoàn tất mục tiêu đề ra, cấu hoạt động ổn định, mơ hình di chuyển linh hoạt Đây sản phẩm hữu ích để nhóm tiếp tục nghiên cứu cải tiến hoàn thiện tương lai Tuy nhiên, sản phẩm đề tài mơ hình nên đưa áp dụng vào thực tế cần thay vật liệu làm vỏ thuyền, keo dán vỏ thuyền, camera có độ phân giải truyền hình ảnh tốt Tài liệu tham khảo [1] https://www.nguoiduatin.vn/ninh-thuan-ra-quan-don-rac-doc-bai- bien-ninh-chu-sau-phan-anh-cua-bao-nguoi-dua-tin- a431197.html [2] http://www.namtrung.com.vn/dong-co-dien-1-chieu [3] https://techmaster.vn/posts/33780/hoc-dien-tu-co-ban-den-led- nhap-nhay