TỔNG QUAN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời đại công nghiệp hiện nay, công nghệ IoT đang ngày càng trở nên phổ biến và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y tế Ngành y tế đang tập trung đầu tư vào các thiết bị thông minh để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người.
Quản lý rác thải y tế đang trở thành vấn đề cấp bách tại các bệnh viện, khi tình trạng ứ đọng rác thải gây ô nhiễm môi trường và tạo điều kiện cho các bệnh lây nhiễm phát sinh Phương pháp thu dọn rác thủ công không đáp ứng đủ nhu cầu, và việc tăng cường nhân lực cho công tác này sẽ tiêu tốn một phần ngân sách đáng kể của bệnh viện Do đó, cần có giải pháp hiệu quả hơn để quản lý rác thải, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và giảm thiểu rủi ro cho nhân viên y tế.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm chúng em đã khám phá công nghệ LoRa, ứng dụng hiệu quả trong việc quản lý và kiểm soát thùng rác tại bệnh viện Vi điều khiển ESP8266 không chỉ giao tiếp với module LoRa qua chuẩn UART mà còn phát wifi và xây dựng giao diện web server, giúp người dùng dễ dàng cập nhật thông tin Với những lợi ích tiện dụng mà công nghệ này mang lại, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu này.
“Thiết kế và thi công mô hình thùng rác y tế thông minh” bổ sung thêm một số chức năng để phục vụ trong lĩnh vực y tế.
MỤC TIÊU
Mô hình thùng rác y tế được thiết kế với tính năng tự động mở nắp khi người dùng bỏ rác và tự động đóng nắp sau một khoảng thời gian Khi túi rác đầy, thùng rác sẽ tự động đóng gói túi và hút không khí ra ngoài, đồng thời gửi thông báo vị trí đến bộ phận quản lý để điều động nhân viên đến thu gom rác và thay túi mới Quản lý có thể giám sát và điều động người thu gom thông qua giao diện web tiện lợi.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công mô hình thùng rác y tế thông minh”, nhóm chúng tôi đã chú trọng vào việc phát triển các giải pháp sáng tạo nhằm nâng cao hiệu quả quản lý chất thải y tế.
Nội dung 1: Tìm hiểu về ESP8266 ESP-12E, công nghệ LoRa và giao thức
Nội dung 2: Lập trình cho ESP8266 ESP-12E trên thùng rác và bộ điều khiển trung tâm
Nội dung 3: Lập trình web server và web quản lý các thùng rác cho người điều hành
Nội dung 4: Thiết kế và thi công mạch điện
Nội dung 5: Thiết kế cơ chế đóng gói, hút không không khí trong túi rác và cơ cấu nắp đậy
Nội dung 6: Lắp ráp mạch điện vào các cơ chế để kiểm tra và sửa chữa
Nội dung 7: Thiết kế và thi công thùng rác hoàn chỉnh, chạy thử nghiệm, kiểm tra sản phẩm
Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện
Nội dung 9: Bảo vệ đồ án.
GIỚI HẠN
Đề tài còn một số giới hạn, bao gồm:
• Dùng ESP8266 ESP-12E làm vi điều khiển chính
• Dùng module LoRa SX1278 để truyền thông không dây giữa thùng rác và trung tâm điều khiển
• Viết Web server và web quản lý bằng HTML, CSS và Javascrips
• Sử dụng giao thức truyền nhận tin giữa trung tâm điều khiển và web điều khiển là MQTT
• Dùng động cơ hút chân không mini với động cơ không chổi than để hạn chế tiếng ồn nhất có thể
• Hàn miệng túi rác bằng phương pháp ép nhiệt
• Thùng rác có dung tích từ 20 đến 25 lít
• Sử dụng các túi rác y tế đang có trên thị trường.
BỐ CỤC
• Chương 1: Tổng Quan Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án
• Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết
Tìm hiểu về các vấn đề sau:
Thiết bị đầu vào: Cảm biến hồng ngoại, công tắc hành trình, IC nguồn AMS1117_3.3V
Thiết bị đầu ra: Thiết bị giao tiếp công suất Mosfet IRF9540, Opto PC817,
Transistor C1815, IC mở rộng port 74HC595, IC điều khiển động cơ DC L9110, motor DC, Servo
Thiết bị điều khiển trung tâm: Module wifi ESP8266 ESP-12E, Module Lora SX1278
Các chuẩn truyền dữ liệu: UART, MQTT, Wifi, Internet
• Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán
Mô hình thùng rác y tế thông minh bao gồm ba khối chính: khối nguồn, khối trung tâm điều khiển và khối các thùng rác Khối nguồn sử dụng bộ nguồn 12 VDC với dòng ra 4A, đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định cho toàn bộ hệ thống.
IC chuyển đổi điện áp để cung cấp cho hệ thống hoạt động
Khối trung tâm điều khiển: Dùng ESP8266 ESP-12E làm vi điều khiển và module LoRa để giao tiếp giữa các thùng rác với nhau
Khối các thùng rác sử dụng cảm biến và động cơ để tính toán các thông số điện áp và dòng tiêu thụ, từ đó lựa chọn nguồn điện phù hợp.
• Chương 4: Thi Công Hệ Thống
Sau khi hoàn thiện thiết kế board mạch và các cơ cấu cần thiết, tiến hành nạp chương trình để kiểm tra Đo các thông số ngõ vào và ngõ ra nhằm đánh giá mức độ hoạt động và khả năng làm việc của board mạch cũng như các cơ cấu đóng gói, ép nhiệt và hút chân không của thùng rác Cuối cùng, viết tài liệu hướng dẫn cách vận hành và quy trình thao tác đối với sản phẩm.
• Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Trong quá trình thực hiện đề tài về phần điện và cơ khí, chúng tôi đã đạt được nhiều kết quả đáng kể Các cơ cấu vận hành được phân tích kỹ lưỡng, từ đó làm rõ ưu điểm như tính hiệu quả và độ bền, cũng như hạn chế như sự phức tạp trong bảo trì Qua đó, chúng tôi đã rút ra nhiều kiến thức quý báu cho bản thân, góp phần nâng cao kỹ năng và hiểu biết trong lĩnh vực này.
• Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Đề tài đã đạt được một số yêu cầu về cách thức hoạt động như đã đề ra ban đầu, nhưng vẫn cần khắc phục một số vấn đề để hoàn thiện hơn Ngoài những thành công hiện tại, nhóm cũng đề xuất một số ý tưởng phát triển sản phẩm, tạo cơ sở cho các nhóm sau thực hiện đề tài một cách hiệu quả hơn.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
TÌM HIỂU VỀ CHẤT THẢI Y TẾ, QUY TRÌNH ĐÓNG GÓI
• Chất thải lây nhiễm: Chất thải bị thấm máu, vật sắc nhọn có thể nhiễm khuẩn
• Chất thải hóa học nguy hại: Dược phẩm quá hạn, vỏ các lọ thuốc, …
• Chất thải phóng xạ: Danh mục thuốc phóng xạ và hợp chất ban hành kèm theo Quyết định số 33/2006/QĐ-BYT ngày 24 tháng 10 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Y tế
• Bình chứa áp suất: Bao gồm bình đựng oxy, CO2, bình ga,…
• Chất thải thông thường: chất thải sinh hoạt, vật liệu đóng gói,…
2.1.2 Tiêu chuẩn về thùng và túi đựng chất thải y tế [1] a Quy định về màu sắc
• Màu vàng đựng chất thải lây nhiễm
• Màu đen đựng chất thải hóa học nguy hại và chất thải phóng xạ
• Màu xanh đựng chất thải thông thường và các bình áp suất nhỏ
• Màu trắng đựng chất thải tái chế b Thùng đựng chất thải
Làm bằng nhựa có tỷ trọng cao, thành dày và cứng hoặc làm bằng kim loại
Hình 2.1 Thùng rác y tế c Túi đựng chất thải
Túi màu vàng và màu đen phải làm bằng nhựa PE (Polyethylene) hoặc PP(Polypropyl Túi đựng chất thải y tế có thành dầy tối thiểu 0,1mm
2.1.3 Mô tả quy trình đóng gói bao rác Đóng, mở nắp thùng rác một cách tự động, khi rác trong thùng đầy sẽ có cảm biến phát hiện đầy rác, thực hiện cơ chế kéo miệng bao rác lại, hút không khí và ép nhiệt
2.1.4 Mô tả quy trình thu gom rác thải
Sau khi hoàn tất việc đóng gói bao rác, thùng rác sẽ gửi tín hiệu về trung tâm điều khiển thông qua module LoRa để thông báo vị trí của thùng rác đã đầy Người quản lý có thể sử dụng trang web để điều phối công việc thu gom rác thải hiệu quả.
GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
Thiết bị đầu vào: Cảm biến hồng ngoại, công tắc hành trình, IC nguồn AMS1117_3.3V
Thiết bị đầu ra: Mosfet IRF9540, Opto PC817, Transistor C1815, IC mở rộng port 74HC595, IC điều khiển động cơ DC L9110, motor DC, Servo
Thiết bị điều khiển trung tâm: Module wifi ESP8266 ESP-12E, Module Lora
Các chuẩn truyền dữ liệu: UART, MQTT, Wifi
Thiết bị giao diện điều khiển: Máy tính, điện thoại
LoRa, viết tắt của Long Range Radio, là công nghệ truyền dữ liệu với khoảng cách lên đến hàng km mà không cần sử dụng mạch khuếch đại công suất, giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình truyền và nhận dữ liệu.
Hình 2.3 Công nghệ LoRa a Nguyên lý hoạt động của LoRa
LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế Chirp Spread Spectrum, trong đó tín hiệu cao tần được mã hóa bằng các chuỗi chirp signal Các tín hiệu này bao gồm up-chirp, với tần số tăng theo thời gian cho bit 1, và down-chirp, với tần số giảm cho bit 0, trước khi được phát ra từ anten để truyền đi.
Công nghệ LoRa hoạt động trên băng tần từ 430MHz đến 915MHz, tùy thuộc vào từng khu vực trên thế giới: 430MHz cho châu Á, 780MHz cho Trung Quốc, 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu và 915MHz cho Mỹ Nhờ vào việc sử dụng tín hiệu chirp, các tín hiệu LoRa với các tốc độ chirp khác nhau có thể hoạt động đồng thời trong cùng một khu vực mà không gây nhiễu lẫn nhau Một trong những module phổ biến của công nghệ này là LoRa SX1278.
Module Lora SX1278 433MHz sử dụng chip SX1278 theo giao tiếp chuẩn Lora, mang lại khả năng tiết kiệm năng lượng và khoảng cách phát sóng lên tới 3Km Ngoài ra, module này còn cho phép cấu hình để xây dựng một mạng lưới thống nhất, tối ưu hóa hiệu suất truyền thông.
• Tốc độ truyền nhận dữ liệu: 1200- 115200 bps
➢ Cách sử dụng module LoRa SX1278
Bảng 2.1 Các chế độ hoạt động của module SX1278
Mode 0 normal 0 0 Serial open and wireless open, transparent transmission Mode 1 Wake-up 0 1 Serial open and wireless open
Mode 2 Power-saving 1 0 Serial close and wireless wake-up mode
Mode 3 Sleep 1 1 Sleep, and can receive parameter setting command Để tùy chỉnh các thông số thu phát: Kênh, Địa chỉ, Tốc độ, Công suất,… chúng ta cần sử dụng module chuyển đổi USB-UART Lora CP2102 kết nối với máy tính
Bảng 2.2 Các chế độ truyền nhận của module USB UART
Serial port open, wireless channel open, transparent transmission
The receiver must be in mode 0 or mode 1
Serial port open, wireless open
The distinction between normal mode and wake-up mode lies in the automatic increase of the wake-up code prior to data packet transmission, enabling the receiver to activate while operating in mode 2.
The receiver could be in mode 0, mode 1 or mode 2
Serial port closed, wireless is under the air wake-up mode It will open the serial port and transmit data after receiving the wireless data
1, the transmitter should be in mode 1
2, cannot transmit under this mode
The mode will sleep and can receive parameter setting command
For details, pls refer the operating parameter elaboration
Hình 2.6 LoRa SX1278 kết hợp USB-UART
ESP8266 12E được thiết kế với vỏ bọc kim loại chống nhiễu và anten Wifi PCB tích hợp cho khoảng cách truyền xa và ổn định a Thông số kỹ thuật
• IC chính: Wifi SoC ESP8266
• Điện áp sử dụng: 3.0V~3.6V(Optimal 3.3V)
• Dòng tiêu thụ 170mA, dòng điện năng chờ < 5 uA
• MCU Frequency: 80-160 MHz, 32-bit micro MCU
• ROM size: 4 MB (SPI External Flash)
• WiFi @ 2.4 GHz, supports WPA / WPA2 security mode
• Support UART/GPIO data communication interface
• Kích thước : 24 x 16 x 3mm b Sơ đồ chân của module ESP8266 ESP-12E
Hình 2.7 Sơ đồ chân mạch thu phát Wifi ESP8266 ESP-12E
Hình 2.8 Sơ đồ kết nối để nạp code cho module ESP8266 ESP-12E
2.2.3 Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK
Cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trước cảm biến
Hình 2.9 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK a Thông số kỹ thuật
• Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO - Normally Open)
• Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN)
• Nguồn điện cung cấp: 5VDC
• Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm (dùng biến trở để chỉnh)
• Dòng kích ngõ ra: 300mA
• Kích thước: 18 x 68mm b Sơ đồ chân
• Màu đen: Ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở NPN
2.2.4 Cảm biến vật cản hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại hoạt động với một cặp tia truyền và nhận, có khả năng phát hiện vật cản chắn ánh sáng Khi có vật cản, cảm biến sẽ so sánh tín hiệu và cung cấp đầu ra dưới dạng tín hiệu số bậc thấp.
• Bộ so sánh sử dụng LM393
• Điện áp làm việc: 3.3V – 5V DC
Mức thấp: khi có vật cản, mức cao: khi không có vật cản
• Khoảng cách làm việc hiệu quả 2 ~ 5cm b Sơ đồ cảm biến vật cản hồng ngoại
Hình 2.10 Sơ đồ cảm biến hồng ngoại
Công tắc hành trình dùng để giới hạn hành trình của chuyển động
Hình 2.11 Công tắc hành trình a Cấu tạo
Công tắc hành trình bao gồm các thành phần như cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC) và chân thường hở (NO) Nguyên lý hoạt động của công tắc này là trong điều kiện bình thường, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC được kết nối Khi có lực tác động lên cần, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ mở ra, chuyển tiếp điểm sang chân COM và chân NO.
Là IC chuyên dụng để ổn định điện áp tuyến tính với sụt áp thấp
Hình 2.12 IC AMS1117-3.3 a Thông số kỹ thuật
• Áp ngõ vào: 1.5 < Vin-Vout < 12V (4.8-8.7VDC)
• Nhiệt độ hoạt động: -40 ℃ đến 125 ℃ b Sơ đồ kết nối
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 3.3V
Mosfet IRF9540 là một transistor hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện Linh kiện này có trở kháng đầu vào lớn, rất phù hợp cho việc khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
Hình 2.14 Mosfet IRF9540 Với G (Gate) là cực cổng, D (Drain) là cực máng và S (Source) là cực nguồn a Thông số kỹ thuật
• Dòng chịu đựng trung bình: 19A
• Công suất: 150W b Sơ đồ nguyên lý mạch
Hình 2.15 Mạch cách ly giữa mosfet IRF9540 với vi điều khiển
PC817 là một linh kiện bán dẫn thiết yếu, được sử dụng để cách ly các khối có điện áp hoặc công suất khác nhau, ví dụ như giữa khối công suất nhỏ và khối điện áp lớn Linh kiện này bao gồm một bộ phát quang và một cảm biến quang, tất cả được tích hợp trong một khối bán dẫn Bộ phát quang là một diode phát quang, có nhiệm vụ phát ra ánh sáng để kích hoạt các cảm biến quang dẫn, trong khi cảm biến quang là photo transistor, đảm bảo việc truyền tín hiệu hiệu quả.
Hình 2.16 Sơ đồ chân OPTO PC817
• Dòng điện thuận trên diode để kích mở transistor: 50mA (max)
• Điện áp rơi trên diode 1.2V-1.4V
• Điện áp đánh thủng diode: 6V
• Tổn hao công suất trên diode: 70mW
• Tần số đóng cắt: 80 KHz
• Dòng qua Collector khi hoạt động ổn định: 20mA (maxPmA)
• Điện áp Collector-Emitter max: 35V
• Điện áp Emitter-Collector max: 6V
• Điện áp rơi trên transistor: 0.1V-0.2V
• Tiêu hao công suất trên transistor: 150mW
• Thời gian đáp ứng: 3-4 micro giây
IC 74HC595 là một mạch ghi dịch 8 bit, tích hợp chức năng chốt dữ liệu và cho phép đầu vào nối tiếp cùng với đầu ra song song, đồng thời hỗ trợ đầu ra 3 trạng thái Mạch này có khả năng mở rộng số lượng chân vi điều khiển bằng cách nối tiếp đầu vào dữ liệu giữa các IC với nhau.
Hình 2.17 Sơ đồ chân IC 74HC595
• Các chân từ 1 tới 7 và chân số 15 là ngõ ra của IC (ứng với Q 0 , Q 1 ,…,Q 7 )
• Chân DS (chân số 14) là ngõ vào của IC
• Chân số 11 (SH_CP) cấp xung clock
• Chân số 12 (ST_CP) chốt dữ liệu 8 bit đưa ra ngõ ra của IC
• Chân số 10 (MR) tích cực mức thấp, reset IC về trạng thái ban đầu, tín hiệu ngõ ra vẫn giữ nguyên giá trị trước đó
• Chân số 13 (OE) tích cực mức thấp, cho phép điều chỉnh được giá trị ngõ ra
• Chân số 9 (Q7S) chân nối tiếp các IC 74HC595 với nhau, chân này nối vào chân
DS của IC sau a Thông số kỹ thuật
• Công suất trung bình 500 Mw
• 8 bit serial vào, 8 bit serial hoặc song song ra
• Thanh ghi lưu trữ với 3 trạng thái ra
• Thanh ghi dịch với xóa trực tiếp
• Khả năng xuất: Xuất song song (điều khiển bus), Xuất Serial b Sơ đồ nguyên lý mạch
Hình 2.18 Sơ đồ mở rộng port dùng IC 74HC595
IC L9110 dùng để điều khiển động cơ chuyển động thuận và nghịch
Hình 2.19 Sơ đồ chân IC L9110 a Thông số kỹ thuật
• Dải điện áp hoạt động: 2.5V ~ 12V
• Dòng điện đầu vào: 200~500uA
• Dòng điện mỗi kênh: 750~850mA
• Kiểu chân DIP 8 b Sơ đồ nguyên lý mạch
Hình 2.20 Sơ đồ kết nối IC L9110 với vi điều khiển ESP-12E
2.2.11 Motor DC a Motor giảm tốc GA12-N20
Motor giảm tốc kết hợp với bánh răng côn và trục vitme để đóng gói bao rác
• Dòng điện tiêu thụ: 50mA, tốc độ khoảng 100 vòng mỗi phút
• Tốc độ quay: 500rpm b Máy hút chân không mini 12v
Dùng để hút không khí có trong bao rác trước khi ép nhiệt
Hình 2.22 Máy hút chân không dùng motor DC 12V
• Điện áp hoạt động: DC9V ~ 14V
• Áp suất tối đa: 120kpa
2.2.12 Động cơ Servo MG995 Động cơ Servo Mg995 là loại có mô men xoắn lớn, chạy mượt mà phù hợp cho việc đóng mở nắp thùng với góc quay servo 180 độ
• Xung yêu cầu: xung vuông
• Nhiệt độ hoạt động: từ 0 đến 60°C
• Lực kéo: 13 kg/cm: tại 4.8V; 15 kg/cm: tại 6V
2.2.13 Cơ cấu đóng gói, ép nhiệt túi rác a Cơ cấu đóng gói túi rác
❖ Vitme kết nối trực tiếp với ổ trục và thanh trượt
Hình 2.24 Vitme T8 và ổ bi liên kết
❖ Gối đỡ vòng bi dùng để cố định trục vitme
❖ Dây đai răng GT2 cùng với PULY GT2 dùng truyền tải lực kéo từ động cơ giảm tốc tới vitme thứ hai trong cơ cấu
Hình 2.26 Vòng dây đai GT2 kết hợp PULY GT2 b Cơ cấu ép nhiệt túi rác
Dây mayso là một loại dây điện trở nhiệt, có chức năng chuyển đổi điện năng thành nhiệt năng Khi kết hợp với ống gen cách điện sợi thủy tinh, dây mayso được sử dụng để tạo nhiệt cho túi rác.
Hình 2.28 Ống gen sợi thuỷ tinh
2.2.14 Các chuẩn truyền dữ liệu a Chuẩn truyền dữ liệu UART [3]
UART, or "Universal Asynchronous Receiver/Transmitter," is a microchip found in microcontrollers that facilitates serial data transmission It enables communication between two devices through both serial and parallel data interfaces.
Sơ đồ khối UART bao gồm hai phần chính: máy phát và máy thu Máy phát được cấu thành từ ba khối: thanh ghi giữ truyền, thanh ghi dịch chuyển và logic điều khiển, trong khi máy thu gồm một thanh ghi giữ, thanh ghi thay đổi và logic điều khiển Cả hai phần này hoạt động nhờ vào một bộ tạo tốc độ baud, với tốc độ truyền của vi điều khiển dao động từ 9600 đến 115200.
Hình 2.30 Sơ đồ khối UART
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
GIỚI THIỆU
Nhóm thực hiện đã tập trung nghiên cứu sơ đồ khối hệ thống, bao gồm thiết kế và tính toán cho khối nguồn, khối trung tâm điều khiển chính và giao diện làm việc Đặc biệt, khối thùng rác được thiết kế với cơ cấu đóng gói, hút không khí, ép nhiệt và khả năng liên kết giữa các thùng rác, cũng như truyền nhận dữ liệu tới trung tâm điều khiển.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát của mô hình thùng rác y tế thông minh
➢ Chức năng của các khối:
Khối trung tâm điều khiển nhận thông báo từ các thùng rác và gửi thông tin lên server MQTT, sau đó hiển thị dữ liệu trên giao diện web dành cho người quản lý.
Thùng rác thông minh tự động mở nắp khi phát hiện rác và tự động đóng lại sau khi rác đầy Khi thùng rác đạt dung tích tối đa, hệ thống sẽ sử dụng chân không để hút rác và đóng gói lại, sau đó gửi thông báo về trung tâm điều khiển.
• Khối giao diện web: Cung cấp giao diện tương tác giữa người dùng và thiết bị
• Khối nguồn: Cung cấp nguồn điện cho toàn bộ hệ thống hoạt động
3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch a Thiết kế khối trung tâm điều khiển
Hình 3.2 Sơ đồ khối trung tâm điều khiển
➢ Chức năng: Nhận thông báo từ các thùng rác sau đó đưa thông báo lên server MQTT dùng giao diện web hiển thị cho người quản lý
Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu việc sử dụng vi điều khiển ESP8266 ESP-12E làm bộ điều khiển trung tâm Vi điều khiển này có khả năng tạo web server, cho phép người dùng nhập thông tin qua giao diện web Bên cạnh đó, module LoRa được sử dụng để giao tiếp với các thùng rác, trong khi ESP8266 ESP-12E sẽ đọc vị trí của thùng rác và gửi dữ liệu lên server MQTT.
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý trung tâm điều khiển
Bảng 3.1 Kết nối module LoRa SX1278 với ESP8266 ESP-12E
Module LoRa SX1278 Arduino ESP8266 ESP-12E
M1 Any GPIO set to 0 / GND
M0 Any GPIO set to 0 / GND
➢ Tính toán dòng điện tiêu thụ của các linh kiện có trong mạch trung tâm điều khiển:
• ESP8266 ESP-12E có dòng tiêu thụ: 170 mA
• Module LoRa SX1278 có dòng tiêu thụ: 130 mA
Sử dụng bộ nguồn Adapter 5V với dòng ra 1A để cung cấp năng lượng cho module LoRa SX1278, đồng thời sử dụng mạch nguồn IC AMS1117-3.3V để cấp điện cho ESP8266 ESP-12E, nhằm đảm bảo yêu cầu hoạt động của mạch điện Thiết kế khối cho các thùng rác cũng cần được chú trọng.
Hình 3.4 Sơ đồ khối mỗi thùng rác
Mỗi thùng rác trong bệnh viện được trang bị cảm biến hồng ngoại, cho phép tự động mở nắp khi có người bỏ rác và nhận diện khi thùng đã đầy Khi đầy, thùng rác sẽ nhanh chóng hút chân không trong bao rác và đóng gói lại bằng cơ chế kẹp nhiệt qua dây mayso và gen thủy tinh.
ESP8266 kết hợp với module LoRa được lắp đặt trên mỗi thùng rác, cho phép giao tiếp và điều khiển các cảm biến, động cơ Hệ thống này truyền tải thông tin về tình trạng rác của từng thùng đến trung tâm điều khiển.
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch trên mỗi thùng rác
➢ Tính toán giá trị dòng điện và điện áp của các linh kiện có trong mạch thùng rác
Bảng 3.2 Thông số các linh kiện trong mỗi thùng rác
Tên linh kiện Điện áp cung cấp Dòng điện tiêu thụ
Cảm biến vật cản phát hiện có rác 5 VDC 300 mA
Cảm biến hồng ngoại phát hiện đầy rác
5 VDC 43 mA Động cơ giảm tốc 12 VDC 50 mA Động cơ hút chân không 12 VDC 1 A
Servo đóng, mở nắp 5 VDC < 1 A
Module LoRa SX1278 5 VDC 130 mA
Dây mayso gia nhiệt 12 VDC 2.6 A
Sau khi đo đạt và tính toán nhóm quyết định dùng các linh kiện sau để điều khiển tải:
Động cơ giảm tốc tiêu thụ dòng khoảng 50mA, và để điều khiển động cơ quay thuận và ngược, cần sử dụng mạch cầu H IC L9110 là một lựa chọn lý tưởng cho mạch cầu H với khả năng cung cấp dòng lên tới 800mA, phù hợp với yêu cầu của đề tài.
• Động cơ bơm chân không và dây mayso gia nhiệt chỉ cần đóng cắt nên nhóm quyết định dùng Fet IRF9540 để điều khiển
Sử dụng bộ nguồn 12V, 4A để cung cấp năng lượng cho mạch công suất Khối trung tâm điều khiển được thiết kế với bộ nguồn 5 VDC, 1A cho module LoRa SX1278, cùng với mạch nguồn sử dụng IC AMS1117-3.3V để cấp điện cho ESP8266 ESP-12E.
Mạch nguồn chuyển đổi từ 5VDC sang 3.3VDC sử dụng nhiều linh kiện điện tử như cảm biến hồng ngoại, động cơ và IC, phục vụ cho các chức năng khác nhau của hệ thống thùng rác Bộ nguồn 12 VDC với dòng 4 A cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống, trong khi diode zenner giữ áp ở mức 5 VDC và IC AMS1117-3.3V đảm nhiệm việc biến đổi điện áp cho các linh kiện khác trong hệ thống.
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý toàn bộ mạch điện của thùng rác.
THI CÔNG HỆ THỐNG
THI CÔNG HỆ THỐNG
Hệ thống gồm 3 mạch điện:
• Mạch điều khiển trung tâm: bao gồm 2 thành phần chính là ESP8266 và module lora
• Mạch điều khiển thùng rác: bao gồm ESP8266, module lora, các ngõ vào cảm biến và các ngõ ra điều khiển mạch công suất
Mạch công suất bao gồm các opto cách ly kết nối với mạch điều khiển và các thành phần như FET, IC mạch cầu H L9110, nhằm điều khiển động cơ và thanh gia nhiệt Mạch điều khiển trung tâm đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối hoạt động của các thành phần này.
Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện
STT Tên linh kiện Kiểu chân Số lượng
7 Nút nhấn 2 Chân SMD Nút nhấn 2 chân SMD_N 1
Hình 4.1 Mạch vẽ PCB mặt trước
Hình 4.2 Mạch vẽ PCB mặt sau
Hình 4.3 Mạch PCB mặt trước thực tế
Hình 4.4 Mạch PCB mặt sau thực tế
Hình 4.5 Mạch mặt trước đã được hàn linh kiện
Hình 4.6 Mạch mặt sau đã được hàn linh kiện b Mạch điều khiển thùng rác
Bảng 4.2 Các linh kiện có trong mạch
STT Tên linh kiện Kiểu chân Số lượng
8 Nút Nhấn 2 Chân SMD Nút nhấn 2 chân SMD_N 1
Hình 4.7 Mạch vẽ PCB mặt trước
Hình 4.8 Mạch vẽ PCB mặt sau
Hình 4.9 Mạch PCB mặt sau thực tế
Hình 4.10 Mạch PCB mặt trước thực tế
Hình 4.11 Mạch mặt trước đã được hàn linh kiện
Hình 4.12 Mạch mặt sau đã được hàn linh kiện c Mạch công suất
Bảng 4.3 Danh sách các linh kiện
STT Tên linh kiên Kiểu chân Số lượng
Hình 4.13 Mạch vẽ PCB mặt trước
Hình 4.14 Mạch vẽ PCB mặt sau
Hình 4.15 Mạch PCB mặt sau thực tế
Hình 4.16 Mạch PCB mặt trước thực tế
Hình 4.17 Mạch mặt trước đã được hàn linh kiện
Hình 4.18 Mạch mặt sau đã được hàn linh kiện
4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra a Mạch trung tâm điều khiển
• Cấp nguồn và kiểm tra điện áp trên mạch
Cấp nguồn 5VDC vào mạch và kiểm tra các linh kiện xem có nóng không
Hình 4.19 Đo đạc điện áp trên mạch
• Tiến hành nạp code cho mạch
Hình 4.20 Kết nối với USB to TTL để kiểm tra nạp code cho mạch
• Kết nối với module lora
Kết nối module lora với phần mềm để cài đặt cấu hình cho tất cả các module có cùng địa chỉ, kênh để có thể giao tiếp với nhau
Hình 4.21 Kết nối module LoRa với máy tính
Hình 4.22 Thiết lập thông số, cấu hình cho các module LoRa
Hình 4.23 Kết nối module LoRa với mạch điều khiển trung tâm
Kết nối một module LoRa với phần mềm Hercules cho phép kiểm tra khả năng truyền nhận dữ liệu với trung tâm điều khiển Trong hình, chữ màu hồng thể hiện thông báo được gửi từ phần mềm, trong khi chữ màu đen là dữ liệu phản hồi từ trung tâm điều khiển, xác nhận đã nhận được thông báo.
Hình 4.24 Kiểm tra việc truyền, nhận dữ liệu b Mạch điều khiển thùng rác
• Cấp nguồn và kiểm tra điện áp trên mạch
Cấp nguồn 5V vào mạch và kiểm tra các linh kiện xem có nóng không
Hình 4.25 Đo đạc điện áp trên mạch
Hình 4.26 Kết nối với USB to TTL để kiểm tra nạp code cho mạch
• Kết nối với module lora
Kết nối module Lora với phần mềm Hercules để kiểm tra khả năng truyền nhận tín hiệu Gửi một chuỗi màu hồng, và mạch điều khiển sẽ phản hồi lại bằng chuỗi màu đen như hình minh họa.
Hình 4.27 Kiểm tra việc truyền, nhận dữ liệu
• Kết nối với các cảm biến
Cảm biến mở nắp và cảm biến phát hiện đầy rác
Kết nối hai cảm biến với mạch điều khiển thùng rác và sử dụng công nghệ LoRa để truyền tải dữ liệu lên màn hình máy tính, giúp theo dõi trạng thái của cảm biến một cách hiệu quả.
Hình 4.29 Kiểm tra trạng thái của các cảm biến
• Kiểm tra trục kéo miệng túi thứ 2 (trục Y)
Hình 4.30 Trục kéo miệng túi rác
• Kiểm tra bus điều khiển mạch công suất
Kiểm tra xuất tín hiệu trên bus điều khiển mạch công suất
Hình 4.31 Xuất tín hiệu hiển thị trên led đơn c Mạch công suất
Cấp tín hiệu vào bus điều khiển và đo điện áp ngõ ra để kiểm tra
Hình 4.32 Điện áp ngõ ra cấp cho mạch điều khiển thùng rác
Hình 4.33 Điện áp ngõ ra cấp cho mạch điều khiển thùng rác
ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
4.2.1 Đóng gói bộ điều khiển a Trung tâm điều khiển
Dựa vào kích thước mạch để chọn hộp đựng cho mạch trung tâm điều khiển
Hình 4.34 Bộ điều khiển trung tâm b Bộ điều khiển thùng rác
Module nguồn 12V-4A sẽ được đặt trong một hộp riêng biệt, cách ly với hộp điều khiển Hộp nguồn được trang bị ngõ vào là jack điện áp 220V và có hai ngõ ra: một jack chữ T 5V-2A và một jack DC tròn 12V-4A.
Hình 4.37 Hộp đựng 2 module nguồn và các ngõ điện áp vào, ra
Mạch điều khiển của thùng rác có 2 ngõ vào cấp nguồn gồm mạch điều khiển dùng nguồn 5V-2A và mạch công suất dùng nguồn 12V-4A
Một ngõ ra anten LoRa cho việc thu nhận tín hiệu xa và ổn định hơn
Các ngõ vào cảm biến và servo sử dụng các bus tương ứng, giúp lắp đặt thiết bị dễ dàng hơn Ngõ ra công suất lớn, bao gồm động cơ bơm chân không và dây mayso gia nhiệt, được kết nối qua jack chữ T Trong khi đó, ngõ ra điều khiển động cơ bước và ngõ vào công tắc hành trình sử dụng connector 2 pin.
Hình 4.38 Hộp đựng mạch điều khiển thùng rác
Hình 4.39 Vị trí kết nối các thiết bị đầu vào, đầu ra
Hình 4.40 Các jack kết nối
Thiết kế phần điều khiển nắp của thùng rác: Nắp được điều khiển đóng mở bằng Servo
Thiết kế thanh trượt giúp kéo miệng bao rác lại gần nhau bằng cách sử dụng hai thanh vít me liên kết với dây đai truyền động Khi thanh trượt di chuyển, nó sẽ ép miệng bao lại gần nhau Động cơ giảm tốc 12V với momen xoắn lớn hỗ trợ cho quá trình chuyển động của thanh trượt diễn ra một cách trơn tru hơn.
Hình 4.42 Cơ cấu đóng gói bao rác
Thiết kế bộ phận ép nhiệt cho bao rác bao gồm một thanh gia nhiệt cố định (thanh gia nhiệt 1) và một thanh gia nhiệt di động (thanh gia nhiệt 2) được lắp trên thanh trượt Thanh gia nhiệt 2 có khả năng chuyển động mà không cản trở quá trình hoạt động, nhờ vào việc cấp điện từ nguồn qua thanh vitme vào đai ốc và tới thanh gia nhiệt.
Hình 4.43 Vị trí 2 thanh gia nhiệt của bao rác
Để thiết kế bộ phận hút chân không cho bao rác, cần lưu ý rằng sau khi thực hiện quá trình hút chân không, ống hút phải được rút ra Do đó, ống hút sẽ được lắp đặt trên nắp thùng, cho phép người dùng dễ dàng rút ra bằng cách mở nắp thùng rác.
Hình 4.45 Vị trí đặt ống hút chân không và cảm biến phát hiện đầy rác
Để thực hiện quá trình đóng gói ép nhiệt cho bao rác, cần điều chỉnh miệng bao rác về đúng vị trí, vì chúng đã bị lệch Sử dụng một trục y ở góc thanh trượt để kéo miệng bao rác lại gần nhau, đảm bảo quá trình ép nhiệt diễn ra hiệu quả.
Hình 4.46 minh họa trục kéo miệng túi rác lại để ép nhiệt Thiết bị sử dụng cảm biến hồng ngoại để phát hiện người đến bỏ rác, được lắp đặt ở vị trí thuận tiện cho người dùng.
Hình 4.47 Vị trí đặt cảm biến phát hiện vật cản.
LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG
Khai báo thư viện, biến.
Tạo các đường dẫn cho web server Thiết lập WiFii
Rác đầy Điều khiển mở nắp Đóng gói rác Đã gửi thông báo thành công
Gửi lại thông báo sau 10s Chờ phản hồi từ trung tâm Đúng
Lưu đồ điều khiển thùng rác
Hình 4.48 Lưu đồ mạch điều khiển thùng rác
Khai báo thư viện, biến.
Kết nối tới server MQTT Tạo các đường dẫn cho web server Thiết lập WiFii Đã kết nối MQTT Kết nối lại
Có dữ liệu từ Serial
Gửi thành công lên MQTT
Phản hồi về thùng rác
Quét web server Quét MQTT
Kết thúc Đúng Đúng Đúng
Lưu đồ điều khiển trung tâm
Hình 4.49 Lưu đồ quá trình đóng gói và trung tâm điều khiển Đóng gói rác
Bắt đầu quay các trục ép miệng túi rác lại
Công tắc hành trình tác động Chờ 5 ms
Bật máy bơm chân không trong thời gian đã đặt
Tắt máy bơm bắt đầu ép nhiệt trong thời gian đã đặt
Bắt đầu đưa trục về ví trí ban đầu
Công tắc hành trình tác động Chờ 5ms
Dừng các trục và gửi thông báo về trung tâm điều khiển
Mở nắp góc 160 độ để rút ống hút ra
Khai báo thư viện, biến Khởi tạo giao diện
Hiện thị giao diện Đăng nhập
Nhập ID bộ điều khiển
Set cookie cho trình duyệt
Hiện thị giao diện thông báo chính Đọc cookie
Tạo topic liên kết với trung tâm điều khiển Kết nối với MQTT
Có tin nhắn từ MQTT
Xử lý tin và hiện thị thông báo cho người dùng
Chờ tin nhắn từ MQTT Đúng Đúng
4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
Hình 4.51 Cài đặt Arduino IDE Để tạo một proeject vào File→New sẽ ra giao diện cho người dùng viết chương trình
To program the ESP8266 using the Arduino IDE, navigate to File → Preferences → Settings and paste the following links into the Additional Board Manager URLs field: https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json and http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json.
Hình 4.53 Dán link package vào ô Additonal Board Manager URLs
Vào Tools→Board → ESP8266 Board → NodeMCU V1.0 (ESP8266 12E Module) sau khi viết code xong thì nạp chương trình
Hình 4.54 Chọn Board để tiến hành viết code
4.3.3 Phần mềm lập trình cho web
❖ Giới thiệu phần mềm Sublime text 3
Sublime Text là một trình soạn thảo mã nguồn được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Python và C++, hỗ trợ đa nền tảng bao gồm Windows, Mac và Linux.
Hình 4.55 Biểu tượng phần mềm Sublime text 3
Sau khi tải và cài đặt thành công, ta mở ứng dụng lên sẽ có giao diện như sau:
Hình 4.56 Giao diện sublime text khi mới khởi động
• Cài đặt Package Control cho Sublime text 3:
Chúng ta truy cập vào: https://packagecontrol.io/installation và copy đoạn mã cài đặt cho Sublime Text (phiên bản phù hợp với phiên bản đang dùng)
Hình 4.57 Đoạn mã code để cài đặt Package Control cho Sublime text
To install a package in Sublime Text 3, open the application and navigate to View -> Show Console or press Ctrl + ` Then, paste the copied code into the console and hit Enter to proceed with the installation.
Sau khi cài đặt thành công, bạn có thể mở Package Control bằng cách vào Preferences và chọn Package Control, hoặc sử dụng tổ hợp phím Ctrl + Shift + P và gõ "Package Control".
Hình 4.58 Mở Package Control sau khi cài đặt
• Tạo File mới: Trên thanh công cụ chọn File -> File New hoặc tổ hợp phím Ctrl+N
Lưu ý rằng Sublime Text không tự động nhận diện ngôn ngữ lập trình bạn đang sử dụng, vì vậy bạn cần chọn ngôn ngữ thủ công ở cuối phần mềm Trong trường hợp này, nhóm đang sử dụng ngôn ngữ HTML.
Hình 4.60 Chọn ngôn ngữ lập trình trong sublime text
Để lưu file sau khi hoàn thành, bạn có thể chọn File -> Save as hoặc sử dụng tổ hợp phím Ctrl+S Hãy đặt tên file là index.html, trong đó phần html đại diện cho ngôn ngữ lập trình.
Hình 4.61 Lưu file trong sublime text.
VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN, THAO TÁC
4.4.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng
Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống:
Dùng apdapter DC 5V-1A cung cấp nguồn cho bộ điều khiển trung tâm Khi cấp nguồn đèn led trên hộp điều khiển trung tâm sẽ phát sáng
Hình 4.62 Bộ điều khiển trung tâm
Hình 4.63 Cấp điện 220V cho thùng rác
Bước 2: Sử dụng thùng rác
Để sử dụng thùng rác lần đầu, bạn cần cập nhật thông tin cho thiết bị Đầu tiên, hãy đăng nhập vào WiFi có tên “Trash” với mật khẩu “123456789” Sau đó, truy cập vào địa chỉ 192.168.1.200 để cập nhật vị trí và ID của thùng rác.
Thùng rác thông minh với cảm biến phía trước tự động mở nắp khi có người tiếp cận Khi thùng rác đầy, nó sẽ tự động đóng gói và gửi thông báo đến trung tâm điều khiển Người được phân công sẽ thay bao rác mới vào thùng sau khi thu gom.
Để đăng nhập vào hệ thống quản lý, trước tiên bạn cần cài đặt trung tâm điều khiển bằng cách kết nối với WiFi “Control” và nhập mật khẩu “123456789” Sau đó, hãy nhập thông tin về WiFi mà bạn muốn kết nối cùng với ID của bộ điều khiển Khi nhận được thông báo “Kết nối thành công”, bạn đã hoàn tất quá trình.
Hình 4.64 Đăng nhập vào hệ thống quản lý Đăng nhập vào link trang web: https://smart-trash.000webhostapp.com/ và nhập
ID là ID bộ điều khiển đã nhập ở trên để kết nối tới hệ thống
Hình 4.65 Giao diện đăng nhập trung tâm điều khiển
Web sẽ thông báo khi kết nối thành công với trung tâm điều khiển
Khi có thùng rác đầy hệ thống sẽ gửi vị trí thùng rác và thời gian tương ứng lên trình duyệt cho người quản lý xem
Hình 4.66 Giao diện sau khi đăng nhập vào hệ thống
Bỏ túi rác vào thùng
Có người đến bỏ rác
Bỏ rác vào Sau 5s đóng nắp Đầy rác Đóng gói túi rác
Thông báo đến trung tâm
Cử người đi thu gom
Hình 4.67 Lưu đồ quy trình làm việc với thùng rác
Tiến hành sử dụng thùng rác y tế thông minh như sau: Đầu tiên bỏ bao đựng rác vào thùng
Hình 4.68 Bỏ bao rác vào thùng
Cảm biến hồng ngoại giúp phát hiện người muốn bỏ rác bằng cách giữ trong khoảng 300ms trước nắp thùng, nắp sẽ tự động mở ra và tự động đóng lại sau 5 giây Nếu vật cản được giữ lâu hơn trên cảm biến, nắp thùng vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái mở.
Sau một thời gian, khi thùng rác đã đầy, quá trình đóng gói sẽ được tiến hành Sau khi hoàn tất việc đóng gói, hệ thống sẽ gửi thông báo tới trung tâm điều khiển.
Hình 4.69 Thông báo từ trung tâm điều khiển
Trung tâm điều khiển sẽ theo dõi vị trí của các thùng rác đầy thông qua giao diện web, từ đó cử nhân viên đến xử lý và thay thế bao rác, tiếp tục duy trì quy trình thu gom rác hiệu quả.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60
KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ
PHẦN MẠCH ĐIỆN
Trong hơn 3 tháng thực hiện đề tài, nhóm đã đạt được những kết quả đáng kể, bao gồm việc đọc giá trị cảm biến hồng ngoại để điều khiển các servo trong việc đóng mở nắp thùng rác và thanh gạt Bên cạnh đó, nhóm cũng đã tìm hiểu và áp dụng IC 74HC595 để mở rộng khả năng điều khiển tải, giúp cải thiện mạch công suất của mô hình.
Hình 5.1 Mạch mở rộng điều khiển dùng 74HC595
Tìm hiểu về lập trình ESP8266 với Arduino IDE, người dùng có thể tận dụng các chức năng thu phát WiFi của ESP để cập nhật thông tin cho sản phẩm Bằng cách tạo giao diện web server, người dùng có thể dễ dàng nhập dữ liệu và tương tác với thiết bị.
Hình 5.2 Giao diện web server
Để thay đổi vị trí của thùng rác, chỉ cần nhập địa điểm mới và nhấn “Lưu” Trung tâm điều khiển sẽ nhận thông tin và thông báo cho người quản lý.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61
Hình 5.3 Đổi thông tin vị trí phòng để thùng rác
Hình 5.4 Giao diện đăng nhập trung tâm điều khiển
Biết được cách sử dụng ngôn ngữ HTML, CSS, javascript để tạo ra một giao diện tương tác với người dùng [5]
Hình 5.5 Giao diện đăng nhập trung tâm điều khiển
Hình 5.6 Giao diện sau khi đăng nhập vào hệ thống
Web đáp ứng đầy đủ nội dung cần hiển thị, nhưng về mặt thẩm mỹ vẫn chưa đạt yêu cầu Hơn nữa, trên các thiết bị khác nhau, người dùng có thể gặp phải lỗi hiển thị do thiết kế chưa tối ưu cho mọi loại thiết bị.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 62
Biết được cách thiết lập các module LoRa để chúng hoạt động chung với nhau trong một mạng LoRa
Hình 5.7 Thiết lập thông số, cấu hình cho các module LoRa
Mô hình bao gồm một trung tâm điều khiển và hai thùng rác để truyền thông tin về trung tâm Để tiết kiệm chi phí, nhóm quyết định chỉ xây dựng một thùng rác thực tế, trong khi thùng rác còn lại được mô phỏng bằng mạch điều khiển Khi cảm biến phát hiện thùng rác đầy, nó sẽ gửi thông báo đến trung tâm, nhằm tái hiện hoạt động của mạng lora.
Hình 5.8 Mạch điều khiển thùng rác
Biết được cách thiết kế và vẽ một mạch PCB hoàn chỉnh với phần mềm Altium
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63
Hình 5.9 Thiết kế mạch nguyên lý
Hình 5.10 Thiết kế mạch PCB
Hình 5.11 Mô phỏng mạch in 3D.
PHẦN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Tìm hiểu về các cơ cấu cơ khí như thanh vitme, truyền động bằng dây đai, và nguyên tắc ép nhiệt cùng hút chân không sẽ giúp cải thiện mô hình thùng rác trong đề tài của bạn.
Mô hình thùng rác hoàn chỉnh
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64
Hình 5.12 Mặt trước của thùng rác
Hình 5.13 Mặt sau và phần kết nối điện của thùng rác
Hình 5.14 Vị trí bỏ bao rác trong thùng rác
Sau khi thực hiện hút chân không, nắp thùng được mở để rút ống hút, cho phép quá trình ép nhiệt bắt đầu Động cơ giảm tốc kết hợp với hai thanh vít me giúp thanh trượt di chuyển, kéo miệng bao rác lại gần nhau, tạo điều kiện cho việc hút chân không và tiếp theo là ép nhiệt.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65
Hình 5.15 Quá trình hút chân không, ép nhiệt cho bao rác
Hút chân không trong mô hình chỉ thực hiện việc loại bỏ một phần không khí, chưa đạt được mức chân không hoàn toàn.
Hình 5.16 Bao rác sau khi được lấy ra khỏi thùng
Bao rác sau khi được ép nhiệt sẽ gói gọn rác lại, tiện lợi và an toàn cho người thu gom rác thải
Hình 5.17 Bao rác đã được ép nhiệt
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66
