BÁO CÁO TÓM TẮT NGHIÊN CỨU DỰ ÁN DỰ THI THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ CHO XE ĐÔNG LẠNH

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP TỈNH DÀNH CHO HỌC SINH THPT NĂM HỌC 2018-2019 BÁO CÁO TÓM TẮT NGHIÊN CỨU DỰ ÁN DỰ THI: THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ CHO XE ĐÔNG LẠNH Lĩnh vực dự thi: HỆ THỐNG NHÚNG Trang 1 MỤC LỤC A. Lí do chọn đề tài ................................................ ...........Trang 4 B. Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học........Trang 4 C. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu ....................................Trang 5 D. Tiến hành nghiên cứu.......................................................Trang 7 E. Tài liệu tham khảo..............................................................Trang 15 tài liệu Lĩnh vực dự thi HỆ THỐNG NHÚNG đề tài BÁO CÁO TÓM TẮT NGHIÊN CỨU DỰ ÁN DỰ THI THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ CHO XE ĐÔNG LẠNH Hiện nay, các công ty sản xuất thường đặt nhà máy tại các tỉnh xa, trong khi khu vực tiêu thụ sản phẩm thường là các thành phố lớn và muốn sản phẩm được phân phối rộng rãi thì phải có xe giao hàng đến tận nơi khách hàng. Một số sản phẩm đặc thù như Hải sản,Trái cây, Sữa, Bia, Kem v.v... muốn đưa đi xa bắt buộc phải được bảo quản trong xe đông lạnh. Với các dòng xe đông lạnh hiện nay, việc theo dõi nhiệt độ trên xe là bắt buộc và tất cả các xe đều có đồng hồ theo dõi trên xe. Tuy nhiên, những nhà quản lý, không trực tiếp lái xe muốn biết nhiệt độ xe thì lại hơi phức tạp, chỉ có cách duy nhất là gọi điện người lái xe để hỏi. Lái xe cẩn thận và có trách nhiệm thì không sao, họ không để ý, hoặc cố tình không bật block lạnh để tiết kiệm xăng thì khó mà biết được. Sản phẩm có thể không hỏng nhưng sẽ kém chất lượng, ảnh hưởng đến uy tín công ty, nếu sản phẩm hỏng thì tốn kém không biết bao nhiêu tiền của. Chúng em đến từ vùng ven biển Hoài Hương, Hoài Nhơn, Bình Định. Dân cư ở đây sống chủ yếu dựa vào nghề đánh bắtcáxabờnênmỗikhighe thuyền cập bến, hàng loạt các xe đông lạnh lớn nhỏ đổ xô về cảng biển Tam Quan để vận chuyển thủy, hải sản đi tiêu thụ ở nhiều nơi trên mọi miền tổ quốc. Bên cạnh đó còn có rất nhiều xe hàng đông lạnh từ nhiều nơi trên đất nước vận chuyển trái cây, thực phẩm,... Nhưng điều lo lắng cho các bác tài không chỉ là tình hình giao thông, xe cộ mà còn lo lắng về sự an toàn cho chuyến hàng của mình. Có rất nhiều chuyến hàng đông lạnh đã không may gặp sự cố như máy lạnh của xe bị hư đột xuất mà tài xế không hề hay biết , hay nhiệt độ khoang hành lý quá thấp, hoặc quá so với yêu cầu làm cho hàng bị hư, bị “cháy” gây ảnh hưởng rất lớn về tài chính và sự uy tín cho tài xế lẫn khách hàng. Hiểu được tâm lý đó của cánh tài xế, cùng với niềm đam mê điện tử, tìm tòi, sáng tạo. Chúng em đã nảy ra ý tưởng tạo ra một thiết bị có thể giám sát được nhiệt độ trên xe đông lạnh và có thể gửi cảnh báo về phần mềm đồng thời gửi email bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20 cùng bo mạch Arduino và bo mạch Wifi Node MCU ESP 8266 kết hợp với phần mềm trên WEB dễ dàng truy cập cho nhiều hệ điều hành.

CUỘCTHIKHOAHỌCKĨTHUẬTCẤPTỈNHDÀN

HCHOHỌCSINHTHPT NĂMHỌC2018-2019

BÁOCÁOTÓMTẮTNGHIÊNCỨU

DỰÁNDỰTHI:

THIẾTBỊGIÁMSÁTNHIỆTĐỘCHOXE

ĐÔNGLẠNH

Lĩnhvựcdựthi:HỆTHỐNGNHÚNG

A Lídochọnđềtài Trang4

B Câuhỏinghiêncứu;Vấnđềnghiêncứu;Giảthuyếtkhoahọc Trang4

C Thiếtkếvàphươngphápnghiêncứu Trang5

D Tiếnhànhnghiêncứu Trang7

E Tàiliệuthamkhảo Trang15

A Lí dochọnđề tài :

Hiện nay, các công ty sản xuất thường đặt nhà máy tại các tỉnh xa, trongkhik h u v ự c t i ê u t h ụ s ả n p h ẩ m t h ư ờ n g l à c á c t h à n h p h ố l ớ n vàm uốnsảnphẩm được phân phối rộng rãi thì phải có xe giao hàng đến tận nơi kháchhàng Một số sản phẩm đặc thùnhư Hải sản,Trái cây, Sữa, Bia, Kem v.v…muốn đưa đi xa bắt buộc phải được bảo quản trong xe đông lạnh Với cácdòng xe đông lạnh hiện nay, việc theo dõi nhiệt độ trên xe là bắt buộc và tấtcả các xe đều có đồng hồ theo dõi trên xe Tuy nhiên, những nhà quản lý,không trực tiếp lái xe muốn biết nhiệt độ xe thì lại hơi phức tạp, chỉ có cáchduy nhất là gọi điện người lái xe

để hỏi Lái xe cẩn thận và có trách nhiệm thìkhông sao, họ không để ý, hoặc cố tình không bật block lạnh để tiết kiệmxăng thì khó mà biết được Sản phẩm có thể không hỏng nhưng sẽ kém chấtlượng, ảnh hưởng đến uy tín công ty, nếu sản phẩm hỏng thì tốn kém khôngbiếtbaonhiêutiềncủa

Chúnge m đ ế n t ừ v ù n g v e n b i ể n H o à i H ư ơ n g , H o à i N h ơ n , B ì n h Đị nh.Dân cư ở đây sống chủ yếu dựa vào nghề đánh bắt cá xa bờ nên mỗi khi ghethuyền cập bến, hàng loạt các xe đông lạnh lớn nhỏ đổ xô về cảng biển TamQuan để vận chuyển thủy, hải sản đi tiêu thụ ở nhiều nơi trên mọi miền tổquốc Bên cạnh đó còn có rất nhiều xe hàng đông lạnh từ nhiều nơi trên đấtnước vận chuyển trái cây, thực phẩm, Nhưng điều lo lắng cho các bác tàikhông chỉ là tình hình giao thông, xe cộ mà còn lo lắngvề sự an toàn chochuyến hàng của mình Có rất nhiều chuyến hàng đông lạnh đã không maygặp sự cố như máy lạnh của xe

bị hư đột xuất mà tài xế không hề hay biết ,hay nhiệt độ khoang hành lý quá thấp, hoặc quá so với yêu cầu làm cho hàngbị hư, bị “cháy” gây ảnh hưởng rất lớn về tài chính và sự uy tín cho tài xếlẫn khách hàng Hiểu được tâm lý

đó của cánh tài xế, cùng với niềm đam mêđiện tử, tìm tòi, sáng tạo Chúng

em đã nảy ra ý tưởng tạo ra một thiết bị cóthể giám sát được nhiệt độ trên xe đông lạnh và có thể gửi cảnh báo về phầnmềm đồng thời gửi email bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20cùng bo mạch Arduino và bo mạch Wifi Node MCU ESP 8266 kết hợp vớiphầnmềmtrênWEBdễdàngtruycậpchonhiềuhệđiềuhành

B Câu hỏinghiêncứu; Vấn đềnghiêncứu;Giảthuyếtkhoahọc

* Vấnđềnghiêncứu:

● Nhucầuvậnchuyểnhànghóađônglạnh

● Vấnđềkhôngkiểmsoátđượcnhiệtđộ trong thùng hàng gây hư

hỏng,giảmchấtlượnghànghóa

- Tìnhhìnhgiaothôngvậntảiởnướcta:

Nước ta là một nước đang phát triển, vì vậy loại hình giao thông phát triểnnhất là đường bộ Việc vận chuyển hàng hóa chủ yếu là bằng xe tải, xe đầu kéo,container Hàng hóa đông lạnh là loại hàng hóa cần bảo quản trong một nhiệt độlạnh nhất định, độ chính xác cao, tránh sai sót vì sẽ gây ảnh hưởng đến chấtlượngthậmchícót h ể g â y

h ư h ỏ n g h à n g h ó a , g â y t ổ n t h ấ t v ề k i n h t ế c ũ n g

n h ư uytíncủatàixế,côngtyvậntảiđốivớiđốitáccủamình

Chính vì vậy, việc sáng chế ra thiết bị giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnhgiúp giám sát kiểm soát đồng thời có thể nhận được email cảnh báo khi nhiệt độvượt quá giới hạn cho phép đã cài đặt sẵn trong phần mềm Từ đó, góp phầnnâng cao năng suất, hiệu quả lao động, tăng thêm nguồn thu nhập, uy tín cho tàixế,cáccôngtyvậntải, Nhờvậyổnđịnhđờisống,pháttriểnkinhtếxãhội

*Giảthuyếtkhoahọc:

- Sự thành công của đề tài sẽ có một ý nghĩa to lớn trong việc đảm bảo antoàn cho hàng hóa trong việc vận chuyển hàng hóa trên các xe đông lạnh Nó cóvai trò quan trọng đảm bảo nguồn thu nhập cho cánh tài xế, các công ty vận tảivà đối tác của mình Khẳng định sự đóng góp của ngành giao thông vận tải đốivới sự phát triển kinh tế của đất nước Thiết bị này có thể được cải tiến nâng cấpđểsửdụngrộngrãi Đặcbiệt,giáthànhrẻ,độbềncao,dễlắpđặtvàsửdụng

-Nếu được đầu tư nghiên cứu để hoàn thiện đề tài, nhóm em nghĩ rằngmìnhđãđónggópmộtphầnkhôngnhỏđốivớisựpháttriểnkinhtếđấtnước

+ Mục đích nghiên cứu: Hạn chế tình trạng chất lượng hàng hóa bị giảm, hưhỏng hàng hóa trên nhiệt độ trên các xe tải đông lạnhvì nhiệt độ quá cao hoặcthấp hơn so với yêu cầu Thiết bị giúp giám sát nhiệt độ một cách liên tục vàchính sát đồng thời gửi thông báo, email cảnh báo cho người dùng giúp họ kịpthờiđưarahướnggiảiquyết

+Đốitượngnghiêncứu:

- Cáchquảnl ý n h i ệ t đ ộ t r o n g t h ù n g h à n g c ủ a c á c x e

đ ô n g l ạ n h c ủ a c á n h t à i x ế vàcáccôngtyvậntải

- Các tài liệu về lập trình và sử dụng cảm biến nhiệt độ Ds18b20, bo mạchArduino,NodeMCUESP8266

- CáctàiliệuvềlậptrìnhWebappbằngNode-red

- Thờigiannghiêncứu:Từ3 0 / 6 / 2018đến24/12/2018

C Thiết kếvàphươngphápnghiêncứu:

1 Thiếtkế:

* Bảnvẽkỹthuậtcủathiếtbị:

* Cấutạovàsơđồnốidâycủathiếtbị:

- Tìmhiểusơđồnốidâyvànốithử

- TìmhiểuvàviếtviếtcodechoArduinođểnólấyđượcthôngtinnhiệtđộtừcả mbiếnnhiệtđộDs18b20

- Nốidâyhoànchỉnh,chotấtcảthiếtbịvàohộpvàcốđịnhchúnglại

- NghiêncứuvềcáchtạowebappbằngNode-redv à tiếnhànhviếtappchothiếtbị

- Thửnghiệmxemthiếtbịhoạtđộngcóổnđịnhkhông,sauđóchỉnhsửavàbổsungđểt hiếtbịhoànthiệnhơn

2.Phương phápnghiêncứu

a Nhómphươngphápnghiêncứulýthuyết.

-Phươngphápnghiêncứutàiliệu

-Phươngphápquansát

-Phươngphápđiềutra(phỏngvấn,trưngcầuýkiến,phiếuđiềutra )

-Phươngpháptổngkếtkinhnghiệm

-Phươngphápphântíchtổnghợp

b Nhómphươngphápnghiêncứuthựctiễn.

- Khảosátnhucầucủatàixếchạyxeđônglạnh

- Nghiên cứu các thiết bị giám sát nhiệt độ xe đông lạnh đã có trên thịtrường

- Tiến hành chế tạo thiết bị giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnh của nhómemsaunhiềulầnthửnghiệmvàchỉnhsửa

+Thiếtkếkếtcấucủat h i ế t bịvàtínhtoáncáckíchthước

+ Sắp xếp các linh kiện của thiết bị trong hộp như: vị trí đặt mạch Arduino,vịtríđặtmạchwifiNodeMCU8266,pin,mạchsạc,…

+Chuẩnb ị : 0 1 c ả m b i ế n n h i ệ t đ ộ D S 1 8 B 2 0 , 0 1 B o

m ạ c h A r d u i n o U N O R3,01bom ạ c h N o d e M C U E S P

8 2 6 6 , 0 1 P i n s ạ c 1 8 6 5 0 2 6 0 0 m A h v à

m ạ c h sạc,01mạchtăngápXL6009,Dâyđiện,keonến,hộpnhưạ,

Lắprápcácbộphận

+Thửnghiệm,tínhtoánvàchỉnhsửanhiềulầnđểhoànchỉnhthiếtbị

* Thiếtbịnghiêncứu:Cácdụngcụthựchànhđiệntửcơbảnnhư:Mỏhàn,súngbắnkeo,đồ nghồvạnnăng,khoancầmtay,tuavít,kéo,dao,

* Nhữngrủiro,cảnhbáoantoàncầnthiết:

● CầncókếtnốiInternet

● Cáchđidâycủathiếtbịchưagọngàngvàđẹplắm

D.Tiến hành nghiên cứu:

1 Cơsởlíthuyết:

1.1 MạchArduino:

Arduinogiốngnhưmộtm á y t í n h n h ỏ m à b ạ n c ó t h ể l ậ p

t r ì n h đ ể l à m nhiều việc khác nhau, và nó tương tác với thế giới thông qua

các cảm biến điệntử,đènvàđộngcơ.Vềcơbản,nógiúp cácdựánđiệntửtrởnêndễdànghơn

với bất cứ ai - nhờ đó mà các nghệ sĩ và những tuýp người sáng tạo có thể tậptrung biến những ý tưởng của họ thành hiện thực.Với Arduino bạn có thể ứngdụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạchđiều khiển động cơ, hoặc cao hơn nữa bạn có thể làm những sản phẩm như:máyin3D,Robot,khinhkhícầu,máybaykhôngngườilái,

Hình ảnh mạchMạch Arduino

1.2 MạchESP8266NodeMCU:

ESP8266là dạng Vi điều khiển tích hợp Wifi (Wifi SoC) được phát triểnbởiEspressif Systems, một nhà sản xuất Trung Quốc có trụ sở tại Thượng Hải.VớiViđiềukhiểnvàWifitíchhợp,ESP8266chophéplậptrìnhviêncóthểthựchiện vô số các tác vụ TCP/IP đơn giản để thực hiện vô số các ứng dụng khácnhau,đặcbiệtlàcácứngdụngIoT

Nócókhảnănghoạtđộngnhưmộtmodemwifi:

● Cóthểquétvàkếtnốiđếnmộtmạngwifibấtkỳ(WifiClient)đểthựchiệncáctácv ụnhưlưutrữ,truycậpdữliệutừserver

● Tạo điểm truy cập wifi (Wifi Access Point) cho phép cácthiết bị

kháckếtnối,giaotiếpvàđiềukhiển

● Làmộtserverđểxửlýdữliệutừcácthiếtbịsửdụnginternetkhác

Hìnhảnh Mạch ESP 8266 Node MCU

1.3 CảmbiếnnhiệtđộDS18B20

Dùngđểđonhữngnơicáchxaboardđiềukhi

ểnhơn,hoặcởtrongmôitrườngẩmướt.Cảm biến nhiệt độ

DS18B20chống nước có thểđolên đến 125 độ,nhưng do

dây dẫn được làmtừ nhựa PVCnên chỉ có khả

năng đo từ 100 độtrởxuống

Tínhiệuracủacảmbiếnlàdạngtínhiệu

số, cho nên cảm biến sẽ không bị suy hao tín hiệu trên dây dẫn, cảm

biếnDS18B20 có độ phân giải từ 9-12 bit, dữ liệu được truyền qua chẩn 1-wire, vìvậychỉcần1chânviđiềukhiểnđểlấydữliệutừcảmbiến.Điệnápsửdụngtừ3.0V-5.0V

-Ưuđiểm:

+M ỗ i CảmBiếnNhiệtDS18B20đềucó1mãsốduynhất,nêncóthểsửdụngnhiềucảmbiế nđểlấydữliệunhiềunơichỉtrên1dây

+Dảiđorộng-55ĐộCđ ế n 125ĐộC,cóthểứngvàonhiềumụcđíchkhácnhau

1.4 PinsạcLi-ion18650:

PinsạcLi-ion18650làpinsửdụngcôngnghệ

Li-ion,nósạcđược.Trongthếgiới

đèn pin, pin Li-ion là pin rất phố biến Viên pin có điện áp 3.7V, đường

kính1.8cmvàchiềudài6.5cm,viênpinđượcsửdụngtrongthiếtbịcódunglượng2600mAh

2. Mộtsốhìnhảnhcủathiếtbị:

Cấu tạo bên trong củathiết bị đã hoàn chỉnh

Hình ảnhbên ngoài củathiết bị khi hoàn thiện

Phần mềmcủa thiết bịkhi chạy trêntrình duyệt trênmáy tính Windows

Phần mềmcủathiếtbịkhichạytrêntrìnhduyệttrênđiệnthoạithôngminh

Gửi

mailcảnh báo khinhiệt độ vượtquá ngưỡng giớihạn đã đuợccài trước trong phần

mềm

3. Hoạtđộng:

- Thiết bị sẽ lấy thông tin nhiệt độ từ thùng xe bằng cảm biến nhiệt độDs18b20

- Sauđó,đưatínhiệunhiệtđộvềmạchArduinođểxửlý

- Sau khi xử lý xong, mạch Arduino sẽ gửi thông tin nhiệt độ qua mạchWifi Node MCU ESP 8266 để tiếp tục xử lý và đưa dữ liệu lên Internet thôngqua3G/4G/Wifi

- Sau khi thông tin nhiệt độ đã được đưa lên Internet, phần mềm của thiết bịsẽ thu nhận dữ liệu và đưa thông tin nhiệt độ ra màn hình hiển thị cho ngườidùng

- Phần mềm của thiết bị có vai trò nhận, xử lý và thu thập thông tin để hiệnthị thông tin nhiệt độ thời gian thực cho người dùng đồng thời gửi cảnh báo kèmemailbaóđộngchongườid ù n g n ế u n h i ệ t đ ộ t r o n g t h ù n g x e

v ư ợ t r a k h ỏ i ngưỡnggiớihạnnhiệtđộđãđượccàitrướctrênphầnmềm

4. Thuthập,phântíchvàgiảithíchdữliệu:

* Thửnghiệmthiếtbị:

Để đánh giá kết quả và năng suất hoạt động của máy, nhóm em đã vận hành thửnghiệm nhiều lần Ở những lần thử nghiệm đầu, thiết bị còn nhiều lỗi Saunhiều lần sửa lỗi và cải tiến, thiết bị đã dần hoàn thiện và hiện tại thiết bị đã hoạtđộngkháổnđịnhvàcóthểđưavàosửdụng

*Nhữngcảitiếnmớicủathiếtbị:

- Giáthànhrẻhơnđángkểsovớicácsảnphẩmcùngchứcnăngtrênthịtrường

- Thiếtkếnhỏgọn,dễlắpđặt,dễdàngsửdụng

- Sử dụng cảm biến nhiệt độ Ds18b20 có dải nhiệt độ đo rộng (từ -55°C đến125°C) có thể sử dụng thiết bị mục đích ngoài quản lý nhiệt độ xe đông lạnh nhưquản lý nhiệt độ kho lạnh, tủ hóa chất, tủ vắc-xin, chuồng nuôi thú cưng,chuồngtrại,…

- Kếtnốinhanhchóng,cóthểgửithôngtinnhiệtđộchínhxácvàliêntục

- Phần mềm trên Trình duyệt dễ dàng truy cập mọi lúc mọi nơi trên nhiều hệđiềuhành

- Gửi email cảnh báo lập tức về cho người dùng khi nhiệt độ vượt quá ngưỡnggiới hạn giúp người dùng đưa ra phương án giải quyết kịp thời, giảm mức độthiệthạichohànghóa

*Hướngcảitiến:

- BổsungthêmhệthốnggửitinnhắnSMScảnhbáotrựctiếpvềsốngườidùnggiúpngư ờid ù n g cóthểnhậnđượcmọilúcmọinơi

- Thiếtkếbảngmạchđểlắptấtcảlinhkiệnvàođểthiếtbịgọngàng,đẹpvànhỏgọnđồngthờ ihoạtđộngổnđịnhhơn

- Thiết bị còn sử dụng một số nơi như kho đông lạnh, kho thực phẩm, các nơi dễxảyrahỏahoạnkhicónhiệtđộtăngbấtthường…

5. Kếtluậnkhoahọcvềcâuhỏinghiêncứu vấnđềnghiêncứu,giảthuyếtkh oahọc:

Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu và thử nghiệm nhóm em đã chế tạo rathiếtbịgiámsátchoxeđôngl ạ n h đ ể g i ả i q u y ế t đ ư ợ c p h ầ n n à o

k h ó k h ă n c ủ a cánh tài xếvàcác công ty vận tải trong việc quản lý nhiệt độ trong thùng hàngtrongvận chuyển hàng hóa đông lạnh nhằm nâng cao hiệu quả làm việc, giúpgiảm thiệt hại về kinh tế, tăng thu nhập và uy tín cho tài xế và các công ty vận tải.Thiết bị có mục đích là để giám sát nhiệt độ cho xe đông lạnh trên máy tính vàđiện thoại thông minh thời gian thực đồng thời nó sẽ gửi thông báo và mail cảnhbáo cho người dùng khi nhiệt độ vượt ra khỏi ngưỡng giới hạn được cài trướctrongphầnmềm.Thiếtbịcónhiềuưuđiểmsovớithiếtbịkháctrênthịtrườn g:dễlắpđặtvàsửdụng,giáthànhthấp,tuổithọcao,

Trong thời gian nghiên cứu ngắn, kinh phí nghiên cứu hạn hẹp, trong quátrìnhthiếtkếvàchếtạothiếtbịdomứcđộhiểubiếtvềkhoahọckĩthuậtcòn hạn chế, một phần là do nhóm em tự nghiên cứu và thi công nên không thể tránhkhỏinhữngsaisótkĩthuật

Để ý tưởng biến thành hiện thực nhóm em kính mong quý thầy cô giáo,cácnhàkĩthuậtgópýđể củanhómemđượchoànthiệnhơn

E.Tài liệutham khảo

Dựáncóthamkhảomộtsốbàiviếttừ:

1.NguyễnQúyThao.SáchgiáokhoaVậtlí11.NhàxuấtbảnGiáodụcViệtnam,năm20 12

2. NguyễnVănKhôi.SáchgiáokhoaCôngnghệ12.N h à xuấtbảnGiáodụcViệtnam, năm2012

3 LươngDuyênBình.SáchgiáokhoaVậtlí12.NhàxuấtbảnGiáodụcViệtnam,năm20

12.

4.Diễn đànArduino.vn

5.TrangwebvềcácdựánIoThackster.io

6 Vàmộtsốdiễnđànkhác.