BC sản phẩm KHKT cấp tỉnh 2020

Trên thực tế có nhiều hãng sản xuất bồn cầu nhưng chưa có hãng nào có các thiết bị có thể hỗ trợ cho những người già, người khuyết tật (chân, tay, khiếm thị…) khi sử dụng điều làm gây không ít khó khăn cho người sử dụng hoặc người phục vụ. Với ý tưởng như vậy bọn em làm ra sản phẩm với mong muốn có thể trợ giúp người già, người khuyết tật có thể sử dụng bồn cầu mà không cần nhấn nút xả nước. Sản phẩm ra đời với mong muốn áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế, giúp phát huy tối đa định hướng giáo dục STEM trong trường phổ thông.

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Năm học 2020 - 2021 TÊN DỰ ÁN THIẾT BỊ XẢ NƯỚC BỒN CẦU TỰ ĐỘNG HỖ TRỢ CHO NGƯỜI GIÀ VÀ NGƯỜI KHIẾM THỊ LĨNH VỰC DỰ ÁN: HỆ THỐNG NHÚNG Mã sản phẩm: 01.19 Quỳnh Lưu, tháng 11 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật dành cho học sinh thực sân chơi đầy bổ ích Ở em rèn luyện kĩ thực hành, lần kiến thức mà thầy cô giáo trang bị cho em củng cố thêm Cuộc thi tạo hội cho em học hỏi, khám phá, tìm hiểu thêm nhiều kiến thức nhiều lĩnh vực Qua đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo trường THCS Quỳnh Tân tạo điều kiện cho em học tập nghiên cứu Cảm ơn ban lãnh đạo Phịng giáo dục đào tạo Quỳnh Lưu có hướng dẫn chu chúng em hoàn thành nội dung thi này, cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo giúp đỡ, cho em lời khuyên sâu sắc để chúng em hoàn thành sản phẩm Em chân thành cảm ơn gia đình, người thân ln ủng hộ suốt thời gian qua Sản phẩm mà chúng em tạo với mong muốn mang lại thoải mái cho người già, người khiếm thị sử dụng nhà vệ sinh Bằng tất nỗ lực cố gắng thân chúng em hoàn thành xong sản phẩm Trong trình thực khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo, cô giáo chuyên gia để đề tài hoàn thiện Mục lục LỜI CẢM ƠN Mục lục CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Ngồi có số sản phẩm loại với kiểu dáng hệ thống điều khiển đại giúp cho người có cảm giác thoải mái tiện lợi sử dụng sản phẩm V94 Viglacera (11 triệu), NeoRest CES9898 TOTO (59 triệu), DV-R115VH-VN/BKG LINAX (136 triệu) Nhưng sản phẩm có giá thành cao so với điều kiện kinh tế người tiêu dùng thông thường (sản phẩm rẻ có giá 11 triệu) 1.2 Mục tiêu giả thuyết khoa học 1.2.1 Mục tiêu đề tài .6 1.2.2 Giả thuyết khoa học .6 CHƯƠNG II NỘI DUNG .7 2.1 Quy trình thực .7 2.1.1 Thiết kế 2.1.2 Hệ thống nguyên lý hoạt động hệ thống 2.2 Thực nghiệm CHƯƠNG III KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nhà vệ sinh tự hoại có mặt hầu hết gia đình chúng ta, mang lại cho sống văn minh hơn, khơng khí đỡ nhiễm, giảm tỷ lệ bệnh tật Bồn cầu thiết bị dùng nhà vệ sinh hầu hết bồn cầu có nút xả nước, nút bố trí cho phù hợp thuận tiện với người sử dụng Đối với người dùng việc nhấn xả nước sau lần vệ sinh hồn tồn bình thường khơng có khó khăn Tuy nhiên người già người khiếm thị việc xả nước vấn đề trở ngại Trên thị trường có sản phẩm thực chức sản phẩm công ty TNHH MOONOAH Việt Nam Địa chỉ: Số 19, Lơ 12, Đền Lừ, Phường Hồng Văn Thụ, Quận Hoàng Mai, Thành phố Hà nội Showroom bán lẻ: Số 107 Kim Đồng- Hoàng Mai- Hà Nội Sản phẩm có ưu điểm: Dễ lắp đặt, đảm bảo tính thẩm mĩ Nhưng qua trình khảo sát chúng em thấy sản phẩm mắc phải số nhược điểm sau: Tuổi thọ sản phẩm (theo ý kiến phản hồi người sử dụng), thiết bị lắp nắp két nước (tháo nút nhấn lắp vào) thiết bị bị lỗi hư hỏng khơng cách để xả nước (bằng tay) được, số thiết bị lắp cần gạt bên thiết bị áp dụng Một nhược điểm thiết bị không phân biệt xả lít, xả lít trình sử dụng lãng phí nước nhược điểm vơ lớn làm lãng phí nguồn tài nguyên, gây tổn thất kinh tế cho người sử dụng Ngồi có số sản phẩm loại với kiểu dáng hệ thống điều khiển đại giúp cho người có cảm giác thoải mái tiện lợi sử dụng sản phẩm V94 Viglacera (11 triệu), NeoRest CES9898 TOTO (59 triệu), DV-R115VH-VN/BKG LINAX (136 triệu) Nhưng sản phẩm có giá thành cao so với điều kiện kinh tế người tiêu dùng thơng thường (sản phẩm rẻ có giá 11 triệu) Bảng so sánh thông số loại bồn cầu so với sản phẩm Thông số so Tự động xả nước sau vệ sinh Tự động nhận diện tiểu nam Tiết kiệm nước Giá thành Khi điện Chế độ xả nước trước để tráng Sản phẩm cơng ty TNHH MOONOAH Có Có Khơng triệu Không sử dụng Không Sản phẩm V94 Viglacera Có Phải ngồi lên Có 11 triệu Khơng sử dụng Khơng Sản phẩm DVR115VHVN/BKG LINAX Có Phải ngồi lên Có 136 triệu Khơng sử dụng Khơng Sản phẩm nhóm HS thiết kế Có Có Có 600 nghìn Vẫn sử dụng Có sánh Sản phẩm Qua q trình tìm hiểu nhóm chúng em làm sản phẩm “Thiết bị xả nước bồn cầu tự động hỗ trợ cho người già, người khiếm thị” sản phẩm lắp đặt giúp người già, người khiếm thị sử dụng bồn vệ sinh mà nhấn nút xả nước Thiết bị nhận lựa chọn chế độ xả tương ứng với nhu cầu người sử dụng Mặt khác sản phẩm làm thiết bị, vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ phí làm sản phẩm giảm xuống (600 nghìn đồng cho sản phẩm) 1.2 Mục tiêu giả thuyết khoa học 1.2.1 Mục tiêu đề tài Với mong muốn áp dụng kiến thức học vào thực tế, nhằm thúc đẩy phong trào sáng tạo học sinh, hưởng ứng chủ trương đổi giáo dục kĩ thuật tổng hợp Bộ giáo dục cho học sinh chúng em mạnh dạn giới thiệu sản phẩm “Thiết bị xả nước bồn cầu tự động hỗ trợ cho người già, người khiếm thị” Thiết bị lắp đặt giúp người già, người khiếm thị khỏi khó khăn, phiền phức trình xả nước vệ sinh Với thiết kế đơn giản, chi phí giá thành thấp, chúng em hy vọng đóng góp phần cơng sức nhỏ bé nhằm cải thiện tình 1.2.2 Giả thuyết khoa học Việc xả nước bệ xí bình thường thực dựa vào nguyên lý sau: Nước tích sẵn vào két đựng nước phía trên, két đựng nước có lỗ để xuống bệ xí, để điều khiển việc xả nước người ta dùng van cao su Lượng nước xả tương ứng với độ cao van cao su nâng lên khỏi lỗ Có chế độ xả, xả (3 lít), xả nhiều (6 lít) Đối với bệ xí bình thường để điều khiển việc nâng hạ nút cao su người ta liên kiết với nút nhấn thông qua cấu (có nút nhấn cho loại xả) loại có cần gạt (1 chế độ xả chung) Với thiết bị em sử dụng động để nâng nút cao su thay cho việc người tác động vào nút nhấn để nâng Để điều khiển động chúng em sử dụng mạch điện tử arduino cảm biến vật cản hồng ngoại Để phân biệt chế độ xả (tiểu tiện) xả nhiều (đại tiện) chúng em khảo sát lấy thời gian làm đơn vị để tính tốn q trình lập lệnh cho mạch điện tử Thông thường thời gian tiểu tiện phút, đại tiện phút Thời gian tiến hành thử nghiệm khảo sát thời điểm (mùa hè, mùa đông, trẻ em người lớn) thay đổi dựa vào code lập trình mạch điện tử CHƯƠNG II NỘI DUNG 2.1 Quy trình thực 2.1.1 Thiết kế Sơ đồ khối hệ thống Dưới phút (xả ít) Cảm biến hồng ngoại Arduino Động servo Nút cao su Trên phút (xả nhiều) Sơ đồ nguyên lý Hình ảnh thực tế Sản phẩm gồm phận sau: - Cảm biến vật cản hồng ngoại, Arduino Uno, động servo - Hệ thống khung, giá để gắn thiết bị - Hệ thống đèn báo màu xanh, đỏ - Nguồn, dây điện Nguồn điện lấy từ nguồn 5V mà Adapter cung cấp nên an toàn cho người sử dụng, sử dụng nguồn Pin cắm nguồn ngồi nạp lại cho pin 2.1.2 Hệ thống nguyên lý hoạt động hệ thống Nguyên lý hoạt động Khi người sử dụng vào khu vực quét cảm biến hồng ngoại (Có thể ngồi lên bệ xí đứng trước (tiểu nam) Lúc hệ thống tiến hành xả nước lần (Khoảng 0.5 lít) tương đương với góc lệnh động 19 độ (nâng nút cau su lên cao 0.5cm) để làm ướt tồn bề mặt bồn cầu việc có tác dụng làm giảm độ bám dính chất thải, để phục vụ cho trình xả nước tiếp sau Cảm biến nhận tín hiệu gửi tín hiệu điện cho vi xử lý arduino, arduino làm nhiệm vụ phân tích, so sánh với chuẩn thời gian tiến hành cài đặt + Trường hợp tiểu tiện: Mạch vào thời gian mà người dùng cài đặt (cài đặt phút) Lúc cảm biến nhận tín hiệu lúc bắt đầu tính thời gian Khi người sử dụng rời khỏi khu vực quét cảm biến, lúc arduino so sánh thời gian mà cảm biến nhận tín hiệu với thời gian cài đặt để tiến hành điều khiển động servo quay góc Trong trường hợp động quay góc 45 độ Việc động quay góc độ tiến hành khảo sát thực tế Nếu sử dụng nút nhấn để nhấn tương ứng với việc nút cao su nâng lên khoảng cỡ 2Cm so với vị trí ban đầu (Trong trường hợp tiểu tiện) Khoảng cách tương ứng với góc lệnh động 45 độ Nút cao su nối với sợi dây, đầu sợi dây nối với tay quay động servo, động quay nâng nút cao su lên + Trường hợp đại tiện: Thời gian người sử dụng lưu lại khảo sát nhiều lần thực tế cài đặt hệ thống lớn phút Khi người sử dụng rời khỏi, hệ thống tiến hành so sánh với thời gian cài đặt cấp điên, lệnh cho động servo quay góc 75 độ (Nếu sử dụng nút nhấn tương đương với việc sử dụng nút lít, lúc nhờ cấu truyền động, nút cao su nâng lên khỏi vị trí ban đầu khoảng 3.5 Cm) 2.2 Thực nghiệm Tiến hành thực nghiệm lần thử, kết thu sau Lần thử Thơng số Thử lần Góc quay động Theo cài đặt ban tiến hành xả đầu: 30 độ nước tiểu tiện Khoảng nâng 1.5 cm van cao su Thử lần Thử lần Cài đặt lại sau điều chỉnh lần 1: 40 độ Cài đặt lại sau điều chỉnh lần 2: 45 độ 1.75 cm Cm Dụng cụ khảo sát: Bảng tròn chia độ thước Kết thử lần (động quay 30 độ mút cao su nâng lên 1.5 cm) chúng em rút động quay độ nút cao su nâng lên 1.5/30 = 0.05 Cm Theo kết muốn nút cao su nâng lên 2cm góc lệch động là: 2/0.05 = 40 độ Nhưng kết thử lần bọn em lại thu khoảng nâng nút cao su là: 1.75Cm Cm, giải thích cánh tay địn động quay góc 40 độ dây lại bị xiết khơng chạy theo chu vi hình trịn nên công thức (2/0.05 = 40) không trường hợp Như khoảng nâng nút cao su bị thiếu 0.25Cm, tương đương với (0.25/0.05 = độ) Ở lần thử bọn em cộng thêm độ so với lần thử thứ thành 45 độ, sau tiến hành cài đặt nạp lại code cho arduino tiến hành thực nghiệm lần kết khoảng nâng nút cao su 2Cm đáp ứng u cầu đặt ban đầu Tính tốn thử nghiệm với trường hợp đại tiện bọn em lập trình cho arduino quay với góc là: 75 độ tương ứng với khoảng nâng nút cao su là: 3.5Cm Tiến hành thử nghiệm với thời gian hoạt động tháng bọn em thấy trình vệ sinh bồn cầu để nước vương vào mạch hoạt động thiếu xác có trường hợp điều khiển động sai góc độ, để mạch hoạt động xác hiệu phải sử dụng hộp bảo vệ chống nước Sản phẩm sau lắp đặt tiến hành chạy thử chế độ, số vấn đề tồn trình thử nghiệm khắc phục Mức nước xả hai trường hợp tính thời gian người sử dụng lưu lại bồn cầu xảy trường hợp người sử dụng đại tiện thời gian phút ngược lại Với trường hợp thiết bị hiểu 10 sai cho kết khơng xác Tuy nhiên trải qua nhiều lần khảo sát tất độ tuổi thời gian cài đặt mạch điện tử hoàn toàn phù hợp chưa có vấn đề xảy tương tự Với kiến thức trang bị chương trình THCS vốn kinh nghiệm cịn nên việc lựa chọn linh kiện chúng em bị hạn chế Việc áp dụng biện pháp kĩ thuật điện tử cịn mức đơn giản ổn định mạch chưa đảm bảo 100% 11 CHƯƠNG III KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Sản phẩm tạo chúng em cảm nhận vất vả người già, người khiếm thị trình sử dụng bồn cầu, với mục đích chia sẻ, hỗ trợ khó khăn đồng thời muốn áp dụng kiến thức lý thuyết học vào thực tế sống, thúc đẩy vận dụng tối đa dạy học theo định hướng stem trường trung học Với kiến thức trang bị chương trình THCS sản phẩm chúng em tạo kết hợp kiến thức lý thuyết thực tế thực hành Vì kiến thức điện tử thiết kế mạch học sinh THCS khó, giải pháp kĩ thuật điện tử chưa áp dụng nhiều Vì sản phẩm mà chúng em tạo không tránh khỏi tồn tại, chúng em mong nhận góp ý chân thành, chia bạn, thầy cô giáo để sản phẩm chúng em ngày hoàn thiện 12 Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa vật lý lớp NXB GD 2009 Sách giáo khoa vật lý lớp NXB GD 2009 Sách giáo khoa Công nghệ 8, NXB GD 2009 Giáo trình điện tử arduino Các trang mạng có liên quan tới kiến thức: Giáo trình điện tử, lập trình cho mạch điện tử (nguồn Internet) - Hướng dẫn lắp đặt nạp code cho mạch điện tử nguồn Youtube - Hướng dẫn nạp chương trình đơn giản cho Arduino Uno R3 Nguồn Cộng đồng arduino Việt Nam 13 ... Đồng- Hoàng Mai- Hà Nội Sản phẩm có ưu điểm: Dễ lắp đặt, đảm bảo tính thẩm mĩ Nhưng qua q trình khảo sát chúng em thấy sản phẩm mắc phải số nhược điểm sau: Tuổi thọ sản phẩm (theo ý kiến phản... (136 triệu) Nhưng sản phẩm có giá thành cao so với điều kiện kinh tế người tiêu dùng thơng thường (sản phẩm rẻ có giá 11 triệu) Bảng so sánh thông số loại bồn cầu so với sản phẩm Thông số so Tự... xả nước trước để tráng Sản phẩm cơng ty TNHH MOONOAH Có Có Không triệu Không sử dụng Không Sản phẩm V94 Viglacera Có Phải ngồi lên Có 11 triệu Không sử dụng Không Sản phẩm DVR115VHVN/BKG LINAX