SKKN hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân khi xe máy gặp nạn

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu Ở Xã hội Việt Nam nay, ngành giao thông đà phát triển Hiện thị trường tồn nhiều phương tiện khác để đáp ứng nhu cầu lại người tiêu dùng Và không kể đến phương tiện phổ biến xe máy.Việc sử dụng xe máy người làm xa, người du lịch xe máy, thói quen người vừa xe vừa sử dụng điện thoại di động dẫn đến khơng tai nạn giao thông đáng tiếc Những tai nạn bất ngờ ập đến lúc nào, nhiên có khơng trường hợp sau gặp phải tai nạn, người xung quanh thơng báo đến người thân nạn nhân điện thoại họ khóa máy khơng có thơng tin liên lạc người thân Chính tơi bắt tay vào việc thực nghiên cứu đề tài : Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn Tên sáng kiến: “Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn.” Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Phùng Thị Thiết - Địa tác giả sáng kiến: Trường THCS Hoàng Lâu – Huyện Tam Dương – Tỉnh Vĩnh Phúc - Số điện thoại: 0912853378 - E-mail:phungthithiet@gmail.com Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Giáo Viên: Phùng Thị Thiết Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: 37 Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: - Đội tuyển dự thi KHKT: 5/3/2018 Mô tả chất sáng kiến: * Về nội dung sáng kiến: 7.1 Cơ sở lí luận 7.1.1 Những vấn đề tồn Hiện tai nạn giao thông xảy lúc nơi thời điểm Số lượng người tham gia giao thông ngày tăng khiến cho tai nạn giao thông xảy ngày nhiều Trên trang mạng xã hội gặp nhiều viết đăng tìm người thân nạn nhân tai nạn giao thơng Có người vơ cảm họ biết đứng chụp hình người tốt hộ ngại đưa nạn nhân vào bệnh viện họ sợ người nhà nạn nhân hiểu lầm Hầu hết nạn nhân tai nạn giao thông bất tỉnh họ cài đặt mật điện thoại khiến người xung quanh liên lạc với người nhà nạn nhân Chính tơi ln băn khoăn suy nghĩ phải làm để giúp người xung quanh Và thiết kế hướng dẫn em chế tạo hệ thống để em dự thi khoa học kỹ thuật cấp huyện, cấp tỉnh 7.1.2 Khái qt cơng trình nghiên cứu liên quan: 7.1.2.1 Trên giới Trên giới có đề tài nghiên hệ thống gọi điện thoại cho người thân gặp tai nạn với mục đích giúp cho người sử dụng mạch module sim tốt hơn, hầu hết giải pháp đáp ứng số thiết bị, mang tính chất đơn lẻ chưa sâu vào việc chế tạo cảnh báo cho người thân xe máy gặp nạn 7.1.2.2 Trong nước Xuất phát từ đam mê cá nhân với sản phẩm thơng minh, trưởng nhóm Phan Thế Lâm, sinh viên năm cuối trường ĐH Bách Khoa Hà Nội dành năm tìm hiểu thử nghiệm nhiều ý tưởng khác trước rủ thêm bạn bè tham gia Kawai với thiết bị có tên Savy Helmet's Assistant Savy Helmet's Assistant cho phép người dùng nghe gọi điện thoại, đọc tin nhắn handfree đường đặc biệt giúp phát sớm trường hợp tai nạn để cảnh báo cho người thân Theo thiết kế thức, Savy có dáng trụ tròn, gắn vào phần chân đế cong dễ dàng bám dính sát vào bên xe máy Ngoài linh kiện bên trong, chi tiết vỏ thiết bị đặt làm máy in 3D Savy kết nối với điện thoại người đội qua Bluetooth tích hợp cảm biến chuyển động kết nối với vi điều khiển trung tâm Savy đọc thông số gia tốc vận tốc góc gửi từ cảm biến với tần suất ms/lần, tương đương 333 lần/s Sau đó, vi điều khiển xử lý giá trị gửi để xác định xem người xe máy có bị tai nạn hay khơng với độ xác cao Nếu có tai nạn, thiết bị kích hoạt điện thoại người đội mũ gửi cảnh báo kèm vị trí họ đồ cho người thân qua ứng dụng Savy Helmet's Assistant Trong trường hợp người thân khơng có kết nối Internet, thiết bị gửi vị trí người đội cho họ qua SMS Pin máy cho phép người dùng sử dụng khoảng 6-8 tiếng đường Tại Vĩnh Phúc chưa có tập thể hay cá nhân thực dự án này, lần dự án “Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn.” thực tỉnh 7.1.2.3 Kết luận Từ suy nghĩ tôi, nghĩ ý tưởng hướng dẫn em chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn để giúp đỡ người tìm người nhà giúp người nhà định vị nơi bị tai nạn Để giảm cố đáng tiếc không sảy *Phương pháp tối ưu tối ưu Dựa sở lí thuyết tính tốn, thiết kế, chế tạo theo giai đoạn, sau tìm phương án hợp lí, đơn giản tiết kiệm Khảo sát thực tế, tìm hiểu hệ thống gọi điện thơng báo cho người thân xe máy gặp tai nạn trước đó, kế thừa ưu điểm, tìm cách khắc phục nhược điểm để áp dụng thiết kế dự án Sau tìm hiểu nghiên cứu tiến hành nghiên cứu thiết kế mơ hình lí thuyết, thiết kế cấu làm việc tự động Giai đoạn tiến hành chế tạo Giai đoạn cuối kiểm nghiệm sản phẩm, tìm phương án chưa phù hợp từ sửa chữa thay đổi phương án thiết kế kịp thời 7.1.3 Mục tiêu nghiên cứu dự án: Đề tài: “Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn” tạo nhằm giúp học sinh nghiên cứu khoa học, tìm tòi sáng tạo để chế tạo sản phẩm công nghệ kỹ thuật giúp đỡ người sử dụng mạch module sim, định vị tốt Đặc biệt lợi ích vơ to lớn mà hệ thơng mang lại Nó giúp đỡ người bị tai nạn việc liên lạc với người thân bị bất tỉnh, không mang theo thơng tin liên lạc Tìm hiểu ngun lý hoạt động hệ thống Đồng thời tìm ưu nhược điểm thiết bị 7.1.4 Thiết kế chế tạo: 7.1.4.1 Cơ sở thiết kế Như biết, năm qua, khoa học công nghệ xử lí thơng tin có bước tiến vượt bậc ngày phát triển mạnh Đặc biệt, đời phát triển nhanh chóng kĩ thuật số làm cho nghành điện tử trở lên phong phú đa dạng Đã góp phần lớn việc đưa kĩ thuật công nghệ vào lĩnh vực hoạt động sản xuất, kinh tế đời sống xã hội Từ hệ thống lớn đến hệ thống cá nhân, từ việc điều khiển máy công nghiệp đến thiết bị phục vụ đời sống ngày người Công nghệ số thực bước tiến lớn cho công nghệ Với mong muốn áp dụng công nghệ số vào thực tiễn hỗ trợ nạn nhân tai nạn giao thông bất tỉnh nên thiết kế hệ thống gọi điện thông báo cho người thân xe máy gặp nạn Như vậy, qua trình tìm hiểu nghiên cứu thiết bị có thị trường, tơi thấy ưu điểm hoạt động thông minh tự động hóa cao, có độ xác lớn Chính vậy, sở nghiên cứu tơi xây dựng lên dự án “Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn ” 7.1.4.2 Phương pháp thiết kế khí nguyên lý hoạt động - Phương pháp thiết kế tổng quát Bảng mạch arduino phận quan trọng thiết bị Nó trung tâm vi xử lý thiết bị Mạch để điều khiển thiết bị điện gia đình hoạt động bình thường Và để thiết kế mơ hình mặt cơng nghệ số có tính thẩm mỹ vấn đề đặt phải tính tốn cách xác giải vấn đề liên quan Một công đoạn thiết kế bao gồm nhiều khâu nhỏ tỉ mỉ để hình thành mơ hình thực tế hay việc chọn lọc chi tiết có sẵn thực tế Mơ hình mạch điều khiển thiết kế đơn giản gọn nhẹ, bền đẹp đóng thành hộp mảng gỗ, di chuyển dễ dàng Quy trình thực Đầu tiên thiết kế mạch điện sở lí thuyết Tìm kiếm vật liệu lắp ráp module, rơle, module sim, vi điều khiển, cảm biến gia tốc cảm biến va chạm, thiết bị định vị Gắn nguồn điện vào board mạch Sau đó, lập trình, nạp code Sau hoàn thành cho thiết bị hoạt động thử Rút kinh nghiệm từ lần chạy thử để khắc phục khuyết điểm mạch Bước cuối hoàn thành mạch gọi điện thoại thông báo cho người thân xe máy gặp nạn 7.1.4.3 Cấu tạo - Hệ thống gồm phận chính: + Nguồn ni +Rơle + Vi xử lí Arduino Mega2560 +Module sim + Cảm biến gia tốc + Cảm biến va chạm + Thiết bị định vị Hệ thống gọi điện cho người thân xe máy gặp nạn Vi xử lí Arduino Mega2560 Arduino Mega 2560 vi điều khiển hoạt động dựa chip ATmega2560 Bao gồm:  54 chân digital (trong có 15 chân sủ dụng chân PWM từ chân số → 13 chân 44, 45, 46)  ngắt ngoài: chân (interrupt 0), chân (interrupt 1), chân 18 (interrupt5), chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2) CỔNG SERIAL CHÂN RX CHÂN TX Cổng 0 Cổng 19 18 Cổng 17 16 Cổng 15 14  16 chân vào analog (từ A0 đến A15)  cổng Serial giao tiếp với phần cứng:  thạch anh với tần số dao động 16 MHz  cổng kết nối USB  jack cắm điện  đầu ICSP  nút reset Arduino Mega 2560 sử dụng hầu hết shiled dành cho mạch Arduino Uno Module cảm biến gia tốc Module cảm biến gia tốc sử dụng module MPU-6050 GY-521 21 tích hợp gia tốc trục + quay hồi chuyển trục giúp kiểm soát cân định hướng chuyển động, nhận biết thay đổi vận tốc,… Thông số kỹ thuật - Chip: MPU-6050 ( 16 bit ADC, 16 bit data out ) Giá trị Gyroscapes khoảng: +/- 250 500 1000 2000 degree/sec Giá trị Acceleration khoảng: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g Giao tiếp: I2C Nguồn sử dụng: 3V - 5V (DC) Module cảm biến va chạm Được sử dụng nhiều sản phẩm báo hiệu có chấn động, nhận biết rung động vật thể Đây loại cảm biến rung dùng lò xo có độ nhạy cao tích hợp IC LM393 , ảnh hưởng âm bên Thường dùng hệ thống báo động, chống trộm, nhận biết rung động vật thể Thơng số kỹ thuật • Điện áp : - VDC • Ngõ : - VDC • Dòng hoạt động: 10mA • Trở kháng: 10M • Kích thước : 10 x 30 x 20mm 10 Relay Rơ-le cơng tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc thường rơ-le kích hoạt điện thay dùng tay người Dùng đóng ngắt điện đơn giản với mục đích đóng ngắt thiết bị điện theo yêu cầu Relay thể rắn Nguyên lý relay chân 11 Module sim Module sim 900A kết nối với vi điều khiển để thực chức như: điều khiển qua gọi, điều khiển qua tin nhắn, gửi tín hiệu phản hồi từ cảm biến điện thoại Để kết nối với vi điều khiển bạn cần sử dụng chân module: Chân VCC, GND, TX RX Loại module tích hợp sẵn tụ diode module, giúp hoạt động với mạch Arduino Trên mạch có khe cắm thẻ sim, angten, tụ điện, tụ điện sử dụng cho dòng thấp Điện áp hoạt động module sim900A từ 4,2 đến 5V Thiết bị định vị Mini A8 Thiết bị định vị vị trí Mini A8là thiết bị siêu nhỏ có kích thước phần ba 1/3 bật lửa ga, thiết bị truyền nhận tín hiệu có thơng tin từ vệ tinh nhân tạo bay vòng quanh trái đất, dựa vào khoảng cách từ thiết bị 12 định vị gắn lên phương tiện đến với vệ tinh khách để xác định vị trí phương tiện mặt đất Thông số kỹ thuật thiết bị định vị Mini A8 : – Kích thước: 43.2 x 32 x 13,6 mm – Trọng lượng: 30g – Kết nối: gsm/gprs/gps – Gsm tần số: 850/900/1800/1900 MHz – Sạc đầu vào: AC110-220V 50/60 Hz – Sạc đầu ra: DC5V 500mA – Pin: sạc lại pin 3.7v 500mA pin li-ion – Nhiệt độ bảo quản:-40 đến 80 độ – Nhiệt độ làm việc:-20 đến 55 độ Nguyên lý hoạt động hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống sau: Khi xảy tai nạn thiết bị cảm biến va chạm đo va chạm lực tác động vào xe Sau thiết bị cảm biến gia tốc tính độ mức cảm biến va chạm đến mức ngưỡng Thiết bị module sim tự động kích hoạt xác định ví trí gọi cho gia đình nạn nhân Hình 13 Năng lượng Sử dụng nguồn điện có hiệu điện 12V kết nối với mạch với giảm áp giảm hiệu điện qua mạch xuống 9V để trì hoạt động hệ thống Kết đạt Sau nhiều nỗ lực mệt mỏi hướng dẫn em chế tạo thành công dự án với yêu cầu ban đầu đặt Với kết đạt ứng dụng dự án vào sống giúp người tham gia giao thơng an tồn gặp nạn Dự án góp phần làm giảm bớt hậu khơng đáng có tai nạn giao thơng Ưu điểm Hệ thống nhận định vị , cảm biến gia tốc, cảm biến va chạm hoạt động ổn định Giá thành sản phẩm hợp lí, vật liệu dễ tìm, dễ chế tạo Hệ thống tự hoạt động nhận tín hiệu Ngồi ra, hệ thống lắp đặt từ xe sang xe khác Thiết bị có tính sáng tạo thẩm mĩ cao Đặc biệt, hệ thống dễ sử dụng phù hợp cho người người than gia giao thông Được thiết kế chế tạo học sinh trung học Cơ sở,… Nhược điểm Tuy vậy, hệ thống số nhược điểm phải trì phí để trì định vị gọi điện thoại hệ thống khơng hoạt động thơng báo, gọi điện thoại cho người thân Hệ thống phù hợp cho khu 14 vực có tín hiệu sóng thơng tin Hệ thống kết nối module độ bề chưa cao Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thực hiện, thấy sản phẩm có lợi ích to lớn với tính thiết thực cao Hệ thống lần nghiên cứu thực giới coi thành công lớn lĩnh vực Nó vượt xa nghiên cứu khoa học có Vì “Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn” cần áp dụng vào thực tế để giúp ích cho học sinh làm nghiên cứu sáng tạo khoa học kỹ thuật Kiến nghị Vì hệ thống hữu ích cho người tham gia giao thông nên mong hệ thống áp dụng vào thực tiễn để giảm thiệt hại người tai nạn khơng đáng xảy ra, lan tỏa rộng rãi sản xuất nhiều nước phương tiện giao thơng cải thiện tình trạng khơng đáng có tham gia giao thơng Những thông tin cần bảo mật không Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến + Nguồn lực: - Học sinh đội tuyển KHKT - Giáo viên: Vững chun mơn, trách nhiệm, nhiệt tình + Thời gian: Bố trí thời gian phù hợp khóa + Cơ sở vật chất: Tài chính, linh kiện thiết bị 15 10 Đánh giá dự án Hệ thống sản phẩm nghiên cứu nhằm hỗ trợ người điều khiển xe máy, xe đạp điện bị tai nạn Chi phí chế tạo thiết bị rẻ, linh kiện dễ dùng nước, phù hợp với hộ gia đình hồn cảnh Khi nghiên cứu đối tượng cụ thể tích hợp thiết bị để phù hợp với đối tượng Thiết kế nhỏ gọn nằm phía bên xe nên không ảnh hưởng đến thẩm mĩ đưa công nghệ gần với đời sống người 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả Hệ thống triển khai với trình độ kĩ thuật thị trường vật tư nước Có tính tự động hố cao nên áp dụng cho vào xe đạp điện xe máy 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến cá nhân + Đề tài áp dụng có hiệu năm học 2018 – 2019 đạt kết tốt * Cấp Tỉnh: - Đạt giải nhì thi KHKT cấp tỉnh * Cấp huyện: - Đạt giải ba thi KHKT cấp huyện Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu: 16 STT Tên tổ chức/cá Địa Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng nhân sáng kiến Học sinh đội tuyển Trường KHKT THCS Lĩnh vực khác Hoàng Lâu – Tam Dương – Vĩnh Phúc HoàngLâu, ngày tháng năm 2019 HoàngLâu, ngày 05 tháng 03 năm 2019 Thủ trưởng đơn vị Tác giả sáng kiến (Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Việt Trung Phùng Thị Thiết Tam Dương, ngày tháng năm 2019 TM HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN HUYỆN TAM DƯƠNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PHÓ CHỦ TỊCH UBND HUYỆN ĐinhVăn Mười 17 18 ... Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn. ” thực tỉnh 7.1.2.3 Kết luận Từ suy nghĩ tôi, nghĩ ý tưởng hướng dẫn em chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người. .. nghiên cứu khoa học có Vì Hướng dẫn học sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn cần áp dụng vào thực tế để giúp ích cho học sinh làm nghiên cứu sáng tạo khoa học kỹ thuật... sinh chế tạo hệ thống gọi điện thoại cho người thân xe máy gặp nạn tạo nhằm giúp học sinh nghiên cứu khoa học, tìm tòi sáng tạo để chế tạo sản phẩm công nghệ kỹ thuật giúp đỡ người sử dụng mạch