Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật y sinh thiết kế và thi công mô hình robot khử khuẩn bằng uvc

Như trong đồ án của nhóm Hứa Gia Thuận, NgôQuang Trạng đã thiết kế thành công “Mô hình robot khử khuẩn bề mặt bằng tia cực tím UVC” - đề tài này đã sử dụng đèn UVC để phá hủy DNA trong v

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Dịch bệnh Covid-19 đã lan rộng toàn cầu, gây ra nhiều tác động nghiêm trọng đến đời sống, kinh tế và sức khỏe con người Mặc dù vaccine và thuốc kháng virus đã được phát triển, nhưng sự xuất hiện của nhiều biến chủng mới với triệu chứng khó nhận biết và nguy hiểm hơn đã làm cho việc điều trị trở nên khó khăn hơn.

Với nhu cầu bảo vệ sức khỏe con người ngày càng tăng, nhiều thiết bị diệt khuẩn đã ra đời, trong đó phương pháp diệt khuẩn bằng đèn UVC (Ultraviolet C) đang được sử dụng phổ biến nhất Đèn UVC có khả năng phá hủy DNA trong vi khuẩn, giúp ức chế và ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn và virus Một ví dụ điển hình là mô hình robot khử khuẩn bề mặt bằng tia cực tím UVC do nhóm Hứa Gia Thuận và Ngô Quang Trạng thiết kế, đã được thử nghiệm tại bệnh viện quận Thủ Đức Ngoài ra, nhóm Trịnh Tiến Tùng và Huỳnh Thị Ngọc Như cũng đã chế tạo thành công mô hình robot khử khuẩn trong không gian y tế, với hai chế độ điều khiển bằng điện thoại và tự vận hành Thêm vào đó, mô hình “Máy khử khuẩn TDT” do đại học Tôn Đức Thắng phát triển cũng sử dụng đèn UVC và có chức năng điều chỉnh thời gian khử khuẩn.

Các mô hình hiện có đều có tính ứng dụng cao trong cuộc sống, nhưng chưa tập trung vào việc khử khuẩn các đồ vật cụ thể Thao tác thực hiện vẫn còn phức tạp, đặc biệt là đối với những đồ vật mà chúng ta sử dụng và tiếp xúc hàng ngày, vì chúng là nguồn lây lan vi khuẩn chủ yếu.

Nhóm chúng em đã nhận thấy những bất cập trong việc khử khuẩn và quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công mô hình robot khử khuẩn bằng UVC” Đề tài này nhằm phục vụ cho các vật dụng nhỏ sử dụng hàng ngày, với robot được thiết kế tích hợp hai phần: thân robot hoạt động như một tủ khử khuẩn sử dụng đèn UVC và hệ thống cảm biến dò line BFD.

1000 để di chuyển giao đồ đã khử khuẩn xong đến nơi nhận Ngoài ra robot còn có chế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN độ phun hóa chất khử khuẩn môi trường xung quanh Như vậy, robot có thể vừa khử khuẩn môi trường vừa khử khuẩn các đồ vật sẽ tối ưu trong việc khử khuẩn hơn.

MỤC TIÊU

Mô hình robot khử khuẩn bằng UVC được thiết kế và thi công với Arduino Mega làm bộ xử lý trung tâm Robot sử dụng cảm biến dò line BFD 1000 để di chuyển và khử khuẩn đồ vật bằng đèn UVC Thời gian diệt khuẩn có thể được điều chỉnh thông qua núm xoay KY - 040, đồng thời robot còn có chế độ phun khử khuẩn.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trong quá trình thực hiện đề tài thiết kế và thi công mô hình robot khử khuẩn bằng UVC, nhóm đã tập trung vào việc giải quyết và hoàn thành các nội dung quan trọng.

Để đảm bảo hiệu quả trong việc khử khuẩn, cần thu thập thông tin và tìm hiểu về các loại tủ khử khuẩn cũng như robot khử khuẩn hiện có trên thị trường Bên cạnh đó, việc nghiên cứu về công nghệ UVC và mức độ tiêu diệt vi khuẩn của nó là rất quan trọng.

－ Nội dung 2: Tính toán và thiết kế bộ nguồn cho mô hình.

－ Nội dung 3: Nghiên cứu thiết kế sơ đồ nguyên lý cho mô hình.

－ Nội dung 4: Nguyên cứu lập trình cho Arduino Mega 2650 với các module của thân robot khử khuẩn như module KY - 040, module KY - 025, module relay, màn hình LCD.

－ Nội dung 5: Nghiên cứu lập trình điều khiển động cơ thông qua module L298N.

－ Nội dung 6: Thiết kế mô hình cho hệ thống thông qua Solidwork.

－ Nội dung 7: Thi công mạch và phần cứng của mô hình.

－ Nội dung 8: Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.

－ Nội dung 9: Viết báo cáo thực hiện.

－ Nội dung 10: Bảo vệ luận văn.

GIỚI HẠN

－ Mô hình có kích thước 400mmx400mmx950mm (chiều dài x chiều rộng x chiều cao).

－ Cảm biến siêu âm (HC-SR04) phát hiện vật cản tối đa trong vòng 4.5m.

－ Đề tài xây dựng mô hình phun khử khuẩn với hành lang rộng 1m.

－ Đề tài chỉ sử dụng trong môi trường khô ráo, địa hình bằng phẳng và có nền màu trắng.

BỐ CỤC

Chương này giới thiệu lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nội dung chính, các giới hạn về thông số và cấu trúc của đồ án.

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.

Chương này trình bày lý thuyết về các linh kiện mà mô hình sử dụng để thiết kế, thi công ra sản phẩm.

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán

Chương này trình bày cơ sở để chọn linh kiện, thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, thiết kế lưu đồ giải thuật.

 Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Chương này trình bày kết quả của mô hình, nhận xét, đánh giá về hoạt động của mô hình.

 Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày kết luận về mô hình, ưu nhược điểm và hướng phát triển của mô hình

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP KHỬ KHUẨN BẰNG UVC VÀ MÔ HÌNH ROBOT KHỬ KHUẨN BẰNG UVC

MÔ HÌNH ROBOT KHỬ KHUẨN BẰNG UVC.

2.1.1 Phương pháp khử khuẩn bằng UVC

Tia cực tím (UV) là bức xạ điện từ tự nhiên trong ánh sáng mặt trời, chiếm khoảng 10% tổng lượng ánh sáng mà mặt trời phát ra Tia UV bao gồm ba loại: tia UVA (380 - 315nm), còn gọi là sóng dài hay ánh sáng đen; tia UVB (315 - 280nm), hay sóng trung; và tia UVC (dưới 280nm), được biết đến như sóng ngắn hoặc sóng tiệt trùng Theo Hiệp hội Tia cực tím Quốc tế, liều lượng 40 mJ.cm −2 của ánh sáng 254 nm có khả năng tiêu diệt ít nhất 99,99% vi sinh vật gây bệnh.

Khử trùng bằng tia UV sử dụng ánh sáng UVC xa với bước sóng đơn, được tạo ra bởi các bộ lọc, có khả năng vô hiệu hóa chọn lọc vi sinh vật mà không gây hại cho tế bào và mô của động vật có vú Phương pháp này dựa trên các nguyên tắc lý sinh, cho phép ánh sáng UVC xa xuyên qua và tiêu diệt vi khuẩn và virus có kích thước micromet hoặc nhỏ hơn.

Tia cực tím gây hại cho tế bào bằng cách làm tổn thương DNA, dẫn đến sự thay đổi vật chất di truyền của vi sinh vật và làm giảm khả năng sinh sản của chúng Khi tiếp xúc với bức xạ UV ở một số bước sóng nhất định, năng lượng tia cực tím kích thích sự hình thành các dimer thymine hoặc cystosine trong DNA và dimer uracil trong RNA, gây ra đột biến, chết tế bào và làm cho vi khuẩn không thể sinh sản.

2.1.2 Mô hình robot khử khuẩn và tủ khử khuẩn bằng UVC a Mô hình Robot khử khuẩn

Hiện nay, robot khử khuẩn công nghệ cao đang trở thành xu hướng trong thời kỳ dịch bệnh Nhiều mô hình robot khử khuẩn được phát triển với khả năng phun hóa chất khử khuẩn, thay thế con người, như mô hình "Robot khử khuẩn trong không gian y tế" Mô hình này sử dụng vi điều khiển Arduino Nano làm bộ xử lý trung tâm.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT tâm, sử dụng động cơ servo MG996R để điều khiển vòi phun hóa chất Ngoài ra còn có vòi phun sương để phun hóa chất dưới thấp đảm bảo quá trình khử trùng không gian được bao phủ hoàn toàn Mô hình được điều khiển bằng điện thoại với 2 chế độ là thủ công và tự động Ưu điểm của mô hình là vòi phun hóa chất phun được khoảng cách xa, ứng dụng trên điện thoại đơn giản dễ sử dụng Còn về nhược điểm của mô hình chính là do sử dụng điện thoại để điều khiển kết nối thông qua bluetooth nên phải đứng ở cự li gần thì mới điều khiển được robot, do phun khử khuẩn bằng hóa chất nên các đồ vật bằng vải hoặc giấy có thể bị ướt [2].

Mô hình robot khử khuẩn bề mặt bằng tia cực tím UVC là một giải pháp hiệu quả trong việc khử khuẩn không gian mà không cần sử dụng hóa chất Sử dụng ESP32S làm khối xử lý trung tâm, robot này có khả năng điều khiển động cơ, đèn UVC và các cảm biến Nó có hai chế độ di chuyển: điều khiển bằng tay và di chuyển zizac thông qua ứng dụng Blink trên điện thoại Ưu điểm nổi bật của robot là khả năng khử khuẩn mà không gây ẩm ướt trong không gian Robot có thể được điều khiển qua mạng wifi, tuy nhiên cần lưu ý rằng không gian khử khuẩn phải không có người do tia UVC có thể gây hại Ngoài ra, việc kết nối với robot qua ứng dụng Blink có thể gặp khó khăn do cần thay đổi địa chỉ mạng wifi trong mã điều khiển.

Trên thị trường hiện nay, tủ khử khuẩn bằng đèn UVC rất được ưa chuộng nhờ vào tính tiện lợi, dễ sử dụng và hiệu quả cao Loại tủ này phù hợp để đặt ở nhiều địa điểm như nhà máy, công ty, bệnh viện và hộ gia đình Một trong những sản phẩm nổi bật là tủ khử khuẩn Box UVC - RGTS 10 HO, được phân phối bởi công ty Steril - Aire tại Việt Nam.

Sản phẩm sử dụng bóng đèn UVC phát ra năng lượng điện từ cao để khử khuẩn toàn bộ bề mặt thiết bị trong tủ Pass box UVC giúp khử khuẩn đồ vật cá nhân và dụng cụ y tế trong khu vực nhiễm khuẩn, đảm bảo an toàn khi đưa ra ngoài hoặc vào khu vực này với cơ chế một chiều và thời gian khử khuẩn nhanh chóng Ngoài ra, tủ còn tích hợp chức năng rửa tay tự động và tự động tắt đèn khi có người mở cửa trong quá trình khử khuẩn.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sản phẩm bao gồm ba bóng đèn với tổng công suất 75W, kích thước tiện lợi 0.5x0.5x0.5m và được trang bị 2 cửa ra vào Chất liệu inox chống gỉ sét giúp tăng độ bền Pass box UVC có nhiều ứng dụng thực tiễn, đặc biệt trong phòng sạch và phòng cách ly, để khử khuẩn cho dụng cụ y khoa, thiết bị trong phòng lab, và các dụng cụ cá nhân cần được vô trùng cao.

GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

2.2.1 Bộ xử lý trung tâm Arduino Mega 2650 Đối với các dự án bình thường thì Arduino Nano hoặc Arduino Uno sẽ dễ dàng thực hiện như đối với dự án [2] sử dụng Arduino Nano làm trung tâm điều khiển. Nhưng đối với dự án này của nhóm thì cần 7 chân PWM, nó vượt quá số chân PWM mà Arduino Nano (6 chân) và Arduino Uno (6 chân) có Nên nhóm sử dụng Arduino Mega 2560 để thực hiện đề tài Ngoài ra Arduino cũng là board mạch vi xử lý sử dụng để lập trình đơn giản và phổ biến Arduino sử dụng ngôn ngữ lập trình giống C nên dễ sử dụng và nguồn tài liệu phong phú.

Arduino Mega 2560 là một board mạch vi điều khiển sử dụng vi xử lý ATmega2560 với điện áp đầu vào 5V Board này có 54 chân đầu vào/đầu ra kỹ thuật số, trong đó 14 chân hỗ trợ đầu ra PWM, 16 đầu vào tương tự, và 4 cổng UART cho kết nối nối tiếp Ngoài ra, nó còn được trang bị bộ dao động thạch anh 16 MHz, kết nối USB, giắc cắm nguồn, đầu cắm ICSP và nút reset.

Mô-đun L298N được sử dụng trong các đề tài [1] và [2] để điều khiển động cơ robot, bao gồm một IC điều khiển động cơ L298N và bộ điều chỉnh 5V 78M05 Mô-đun này có khả năng điều khiển tối đa 4 động cơ DC hoặc 2 động cơ bước.

Mạch DC hoạt động với khả năng điều khiển hướng và tốc độ Khi nguồn điện cung cấp nhỏ hơn hoặc bằng 12V, bộ điều chỉnh điện áp sẽ cấp nguồn cho mạch bên trong, cho phép chân 5V được sử dụng như một đầu ra để cung cấp năng lượng cho vi điều khiển.

2.2.4 Động cơ DC giảm tốc JGB37 - 550

Trong cả hai đề tài [1] và [2], động cơ giảm tốc GA25 được lựa chọn với các tốc độ khác nhau Đối với mô hình lớn trong đề tài này, chúng tôi sử dụng động cơ giảm tốc JGB37 với tốc độ 125 RPM, có moment lực kéo tối đa lên đến 120kg.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT định mức là 25kg Cùng với dòng không tải là 1,6A, sử dụng nguồn đầu vào 12V Động cơ được làm bằng thép và nam châm từ tính mạnh nên đảm bảo được độ bền của động cơ [7].

2.2.3 Module cảm biến siêu âm HCSR - 04

Cảm biến siêu âm HCSR-04 được sử dụng để xác định khoảng cách vật cản, và trong đề tài này, chúng tôi cũng áp dụng nó để phát hiện và tránh vật cản Cảm biến hoạt động bằng cách phát xung ngắn khoảng 5 micro giây qua chân Trig, sau đó tạo ra xung High ở chân Echo cho đến khi nhận được sóng phản xạ, rồi trở lại Low Nó sử dụng nguồn 5V, với dòng hoạt động nhỏ hơn 2mA, có khả năng đo khoảng cách từ 2cm đến 450cm và độ chính xác đạt 3mm.

2.2.4 Module cảm biến dò line BFD 1000

Cảm biến dò line BFD 1000 được trang bị 5 đèn LED TCRT5000, giúp phát hiện chính xác các đường đen và trắng, mang lại hiệu quả sử dụng cao Khi cảm biến nhận diện đường, đèn LED sẽ sáng với mức logic 0, trong khi đó, khi không phát hiện đường, đèn sẽ tắt tương ứng với mức logic 1.

1 Cảm biến dò line thanh 5 led được sử dụng với điện áp hoạt động 3.3 - 5V, khoảng cách phát hiện của cảm biến là 0,5 – 40 mm, ngõ ra dạng tín hiệu số, kích thước của cảm biến 128x45x12 mm.

2.2.5 Module cảm biến từ trường KY - 025

Mô-đun công tắc từ trường KY-025 là một thiết bị điện nhỏ gọn hoạt động dựa trên từ trường, được sử dụng để xác định trạng thái đóng và mở cửa của robot Module này bao gồm một công tắc từ trường thường mở kích thước 2x14mm, một bộ so sánh vi sai kép LM393, 6 điện trở, 2 đèn LED và 3 chân cắm đầu đực.

2.2.6 Cảm biến vật cản hồng ngoại

Cảm biến vật cản hồng ngoại là thiết bị có khả năng phát hiện bức xạ hồng ngoại từ môi trường xung quanh, được ứng dụng trong máy rửa tay tự động Cảm biến này thuộc loại thụ động, chỉ nhận các tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể như con người, động vật hoặc nguồn nhiệt khác Nó hoạt động với điện áp 5V và tiêu thụ dòng điện 43mA.

2.2.7 Màn hình LCD 16x2 và Module I2C

Màn hình LCD 16x2 hiển thị 2 dòng với 16 ký tự mỗi dòng, nổi bật với độ bền cao và ứng dụng rộng rãi trong các dự án kỹ thuật Màn hình này có 16 chân, trong đó 8 chân dùng để truyền dữ liệu, hoạt động với điện áp 5V và kích thước 80x36x12.5mm Ngoài ra, màn hình còn được trang bị đèn LED nền và hỗ trợ điều chỉnh độ sáng thông qua biến trở hoặc PWM.

Module I2C LCD giúp đơn giản hóa việc kết nối với vi điều khiển nhờ vào số chân ít hơn Với kích thước 41x19x15.3 mm và trọng lượng chỉ 5g, module này hoạt động ở điện áp 2.5 - 6 V Ngoài ra, nó còn được trang bị biến trở xoay để điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD.

2.2.8 Module mã hóa quay 360 KY - 040

Module KY - 040 hoạt động thông qua việc xoay núm xoay, với encoder tạo ra hai xung vuông 90 độ, được gọi là phase A và B Phase A thường dẫn trước phase B một nửa xung Khi phase A đạt mức 1, phase B cũng sẽ đạt mức 1 sau nửa xung, dẫn đến cả hai phase cùng chiều hoặc ngược lại.

Khi B xuống mức 0, xung sau đó khiến phase A và B ngược chiều Xung từ encoder giúp nhận biết chiều quay, tốc độ quay và vị trí, với module cung cấp 2 ngõ ra cho 2 phase và 1 ngõ ra dạng nút nhấn Module hoạt động với điện áp 5V và có độ phân giải 20 xung/vòng Hình 2.1 minh họa dạng xung của Phase A và B.

Hình 2.1 Dạng xung ngõ ra Phase A và B của module KY 040

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

GIỚI THIỆU

Trong chương này, nhóm sẽ thực hiện tính toán và thiết kế mô hình robot khử khuẩn, bao gồm việc xác định các vị trí và mô hình phù hợp Quá trình này được chia thành hai phần: thiết kế sơ đồ khối hệ thống và tính toán thiết kế mạch cùng phần mềm.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

Nhóm thực hiện thiết kế từng khối và kết nối chúng để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh, giúp tiết kiệm thời gian nghiên cứu và đảm bảo đáp ứng yêu cầu Hệ thống bao gồm 6 khối: khối xử lý trung tâm, khối nguồn, khối di chuyển, khối khử khuẩn, khối hiển thị và khối cảm biến Sơ đồ khối của hệ thống được mô tả trong hình 3.1.

Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống robot khử khuẩn

Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ thu nhận và xử lý thông tin từ các khối cảm biến, khối hiển thị, và khối giao tiếp Đồng thời, nó cũng truyền tín hiệu điều khiển đến khối di chuyển và khối khử khuẩn.

Khối cảm biến gửi tín hiệu đến khối xử lý trung tâm để điều khiển khối điều khiển Nó nhận biết khi cửa của thân robot đã được đóng kín, từ đó kích hoạt khối khử khuẩn.

Khối di chuyển: Nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lí trung tâm để điều khiển các động cơ di chuyển theo chương trình đã lập trình.

Khối khử khuẩn sử dụng bóng đèn phát ra tia UVC để tiêu diệt vi khuẩn Nó cũng nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý trung tâm để điều khiển hoạt động của máy bơm.

Khối hiển thị: Hiển thị thời gian chiếu khử khuẩn và chế độ di chuyển.

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch a Thiết kế khối xử lí trung tâm

Khối xử lý trung tâm là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống, có nhiệm vụ thu thập và xử lý tín hiệu, đồng thời điều khiển các khối khác Tất cả các hoạt động của hệ thống đều thông qua khối xử lý trung tâm, do đó, nó cần đáp ứng số lượng các khối module chức năng và khối lượng tác vụ của hệ thống.

Thị trường hiện có nhiều loại vi điều khiển Arduino như MEGA, Uno, Nano và ESP Nhóm đã quyết định chọn board Arduino MEGA2560 làm khối xử lý trung tâm do có nhiều chân kết nối, phù hợp với yêu cầu của đề tài Hình ảnh của vi điều khiển được mô tả trong hình 3.2.

Hình 3.3.Vi điều khiển Arduino MEGA 2560.

Sơ đồ kết Arduino MEGA 2560 với các ngoại vi được thể hiện như hình 3.3.

− Chân A1 đến chân A5 giao tiếp với các chân tín hiệu của module cảm biến dò line BFD -1000.

− Chân 23 kết nối bơm áp suất mini thông qua giao tiếp với relay 5V

− Chân 28 được kết nối với buzzer để đưa ra tín hiệu âm thanh cảnh báo.

− Chân 43 giao tiếp với cảm biến từ trường KY-025 để thực hiện ngắt đèn khi mở cửa ở thân robot.

− Chân 31 giao tiếp với module relay kết nối inverter chuyển đổi nguồn 12VDC lên 230VAC và đèn UVC.

− Chân SDA và SCL giao tiếp với I2C của LCD16x2.

− Chân 2, 3, 4 giao tiếp với module mã hoá xoay 360 o KY-040 để thực hiện xoay chọn chế độ khử khuẩn và xác lập thời gian khử khuẩn

− Chân 8, 9 ,10, 11 giao tiếp với L298N để điều khiển động cơ DC.

− Chân 12, 13 giao tiếp với module cảm biến siêu âm HC-SR04.

Hình 3.4 Sơ đồ kết nối khối xử lí trung tâm

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ b Thiết kế khối khử khuẩn

Theo Hiệp hội Tia cực tím Quốc tế, người ta thường chấp nhận rằng liều lượng

Ánh sáng 254 nm với cường độ 40 mJ/cm² có khả năng tiêu diệt ít nhất 99,99% vi sinh vật gây bệnh Tuy nhiên, một số đèn UV-C có thể tạo ra ôzôn, gây kích ứng đường hô hấp và nguy hiểm cho những người mắc bệnh liên quan Do đó, nhóm đã chọn đèn Philips TUV T5 6W, nổi bật với khả năng lọc tia bức xạ ôzôn 185 nm và tuổi thọ lên đến 18.000 giờ Hình ảnh thực tế của đèn Philips TUV T5 6W được thể hiện trong hình 3.4.

Đèn Philips TUV T5 6W được kết nối với chấn lưu T5 Philips EB-Ci TL5 14-28W, giúp giới hạn dòng điện trong mạch để bảo vệ bóng đèn khỏi hư hỏng Chấn lưu này có khả năng sử dụng cho 3 bóng đèn 6W, là sản phẩm thông minh dành cho bóng đèn huỳnh quang Philips Hình ảnh chấn lưu và sơ đồ kết nối với 3 bóng đèn được thể hiện trong các hình 3.5 và 3.6.

Hình 3.6 Chấn lưu T5 Philips EB-Ci TL5 14-28W.

Nhóm thực hiện khử khuẩn nhằm tiêu diệt vi khuẩn, tạo môi trường sạch sẽ và an toàn Hai phương pháp khử khuẩn được áp dụng là chiếu đèn UVC và phun hóa chất khử khuẩn Để điều khiển bật, tắt đèn và máy bơm, nhóm sử dụng đầu ra của vi điều khiển Arduino kết hợp với module relay Hình 3.6 minh họa hình ảnh thực tế của module relay mà nhóm đã sử dụng.

Hình 3.7 Sơ đồ kết nối chấn lưu với 3 bóng đèn.

Đèn UV yêu cầu nguồn AC để hoạt động, trong khi hệ thống sử dụng nguồn DC Do đó, nhóm đề xuất sử dụng mạch chuyển đổi inverter từ 12VDC lên 230VAC để đảm bảo đèn UV hoạt động hiệu quả Mạch inverter có khả năng cung cấp điện áp đầu vào từ pin hoặc bình ắc quy để chiếu sáng đèn, nhưng không phù hợp cho động cơ do mạch tạo ra sóng vuông Hình 3.8 minh họa mạch inverter chuyển đổi nguồn.

Chiếu khử khuẩn cần được thực hiện trong một khoảng thời gian nhất định để tiêu diệt hiệu quả các loại vi sinh vật Việc thiết lập thời gian chiếu đèn và sử dụng module mã hóa quay là rất quan trọng trong quá trình này.

360 o KY-040 để lựa chọn thời gian chiếu và ấn chọn để bắt đầu quá trình chiếu khử khuẩn Hình 3.9 cho ta thấy hình ảnh của module KY-040.

Hình 3.9 Mạch inverter chuyển đổi nguồn 12VDC lên 230VAC

Hình 3.10 Module mã hoá quay KY-040.

Nhóm đã chọn mẫu máy bơm áp suất mini 12VDC DP-521 cho phương pháp phun khử khuẩn, vì máy bơm này phù hợp với nguồn năng lượng mà nhóm đang sử dụng.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ dòng chảy qua bơm ổn định Hình 3.10 cho thấy hình ảnh máy bơm áp suất mini 12V thực tế.

Hình 3.11 Bơm áp suất mini 12VDC

Arduino MEGA 2560 được kết nối với các thành phần ngoại vi của khối khử khuẩn, trong đó chân A11 kết nối với chân IN của relay bơm và chân 31 kết nối với chân IN của relay đèn UVC Ngoài ra, module mã hoá quay 360 độ cũng được kết nối với khối xử lý trung tâm.

Hình 3.12 Sơ đồ kết nối khối xử lí trung tâm và khối khử khuẩn.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ c Thiết kế khối cảm biến

Nhóm đã chọn phương pháp dò line cho robot, sử dụng module BFD1000 tích hợp 5 cảm biến hồng ngoại thay vì nhiều cảm biến riêng lẻ Điều này không chỉ giúp thuận tiện cho việc lắp ráp mà còn tiết kiệm chân tín hiệu trên khối xử lý trung tâm Phương pháp dò line này dễ dàng sửa chữa và có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường khác nhau, miễn là có đường line cho robot di chuyển.

Hình 3.13 Module dò line BFD-1000.

Trong quá trình robot di chuyển ở chế độ dò line, việc gặp phải vật cản là điều không thể tránh khỏi Để đảm bảo công việc không bị gián đoạn, robot cần phát hiện và dừng lại khi gặp vật cản, sau đó tiếp tục di chuyển khi không còn vật cản Cảm biến HC-SR04, với giá thành phải chăng và độ chính xác cao, sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách từ 2 đến 300 cm.

Hình 3.14 Module cảm biến siêu âm HC – SR04.

THIẾT KẾ PHẦN MỀM

Khi lập trình cho hệ thống, cần thiết lập giao diện cho LCD, thực hiện giao tiếp giữa Arduino và các module như BFD1000, HC-SR04, cũng như điều khiển động cơ DC và bơm áp suất Đặc biệt, lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển chính là một phần quan trọng trong quá trình phát triển.

Khi được cấp nguồn, chương trình sẽ khởi tạo các thành phần như port, giao tiếp, động cơ và các module, đồng thời thiết lập giá trị ban đầu cho các biến và giao tiếp I2C Ngoài ra, chương trình cũng khởi tạo màn hình LCD, bơm áp suất và động cơ.

Sau khi khởi động, cần đóng kín cửa ở thân robot để thực hiện khử khuẩn Tiếp theo, chọn chế độ sử dụng: tự chọn hoặc tự động Chế độ tự chọn có 4 tùy chọn thời gian chiếu đèn: 1 phút, 3 phút, 5 phút và phun khử khuẩn Trong khi đó, chế độ tự động mặc định thời gian chiếu đèn là 5 phút Để chọn chế độ và thời gian mong muốn, điều chỉnh núm module mã hóa xoay và nhấn nút trên module để bắt đầu quá trình khử khuẩn.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Đối với chức năng chiếu đèn thời gian khử khuẩn sẽ đếm ngược và được hiển thị cùng với trạng thái đèn trên LCD Khi di chuyển đến các vị trí trạm đã đánh dấu từ trước, robot sẽ gửi thông báo số trạm lên màn hình Sau khi hoàn thành thời gian khử khuẩn, đèn UVC sẽ tắt và thông báo đã khử khuẩn xong lên LCD quá trình khử khuẩn kết thúc. Ở chức năng phun khử khuẩn các vòi phun sẽ phun liên tục trong cả quá trình giúp khử khuẩn môi trường xung quanh Bơm sẽ hoạt động liên tục như vậy cho đến khi gặp vật cản sẽ tạm ngừng phun và tiếp tục khi hết chướng ngại vật Đảm bảo không phun phải người.

Dựa trên các yêu cầu đã nêu, nhóm đã tạo ra lưu đồ giải thuật cho chương trình điều khiển, nhằm đơn giản hóa quá trình phát triển phần mềm Hình 3.25 minh họa lưu đồ giải thuật của chương trình chính.

Hình 3.26 Lưu đồ chương trình chính. b Lưu đồ chương trình chiếu đèn

Khi hệ thống được bật, màn hình hiển thị các tùy chọn chế độ khử khuẩn cho người dùng Sau khi chọn chức năng chiếu đèn khử khuẩn và thời gian mong muốn, người dùng cần nhấn nút để xác lập thời gian và xác nhận bắt đầu quá trình khử khuẩn.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ chiếu khử khuẩn Khi đã nhấn nút, đèn UV sẽ sáng lên, tiến hành khử khuẩn Nếu trong quá trình khử khuẩn, có thao tác cố gắng mở cửa, để tránh tác động có hại từ tia

Khi mở cửa, nam châm sẽ tách ra khỏi cảm biến từ trường KY025, dẫn đến việc đèn UV tắt và quá trình khử khuẩn kết thúc, nhằm bảo vệ sức khỏe con người Sau khi hoàn thành thời gian khử khuẩn, đèn sẽ tắt và chương trình sẽ kết thúc Lưu đồ giải thuật cho quá trình chiếu khử khuẩn được trình bày trong hình 3.26.

Hình 3.27 Lưu đồ chương trình chiếu đèn khử khuẩn. c Lưu đồ giải thuật chương trình phun khử khuẩn

Sau khi khởi động chế độ phun khử khuẩn, robot sẽ di chuyển theo đường đã định, trong khi dung dịch khử khuẩn được bơm và phun liên tục.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ nếu cảm biến siêu âm nhận thấy có vật cản, robot ngừng di chuyển và bơm sẽ ngừng phun, đảm bảo không phun phải người xung quanh.

Robot cần xác nhận rằng phía trước không có vật cản để di chuyển Nếu có vật cản, robot sẽ dừng lại cho đến khi vật cản được loại bỏ, sau đó sẽ tiếp tục di chuyển theo đường dò line.

Hình 3.28 Lưu đồ thuật toán di chuyển e Lưu đồ thuật toán chương trình con dò line

Khi robot bắt đầu di chuyển, chương trình sẽ nhận tín hiệu từ module dò line và kiểm tra xem các đường line có phù hợp với điều kiện đã định hay không Sau đó, robot sẽ điều khiển động cơ để di chuyển đúng theo đường line Khi tất cả các cảm biến đều nhận được tín hiệu line, robot sẽ dừng lại tại các trạm dừng Hình 3.27 minh họa lưu đồ thuật toán di chuyển của mô hình.

Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán chương trình con dò line.

Trong hệ thống, việc thiết kế và tính toán phần cứng, phần mềm là rất quan trọng, vì nó tạo nền tảng cho việc thi công hệ thống một cách dễ dàng và chính xác Cần dựa vào sơ đồ nguyên lý đã thiết kế để tiến hành thiết kế mạch in và thi công mạch của hệ thống, đồng thời thực hiện lập trình cho các chức năng của hệ thống.

THI CÔNG HỆ THỐNG

GIỚI THIỆU

Trong chương 4, nhóm sẽ trình bày quá trình thi công, lắp ráp, kiểm tra phần cứng và quá trình thiết kế các cơ cấu sao cho phù hợp.

THI CÔNG HỆ THỐNG

Theo các sơ đồ nguyên lý đã thiết kế, nhóm đã lập danh sách và số lượng linh kiện cần thiết cho việc thi công hệ thống, như được trình bày trong bảng 4.1.

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện.

STT Tên linh kiện Số lượng Ghi chú

1 Arduino Mega 2560 1 Vi điều khiển Atmega328P

2 Module Relay 1 Điều khiển đóng ngắt nguồn

3 Module KY025 1 Module cảm biến từ trường

5 Mạch inverter 1 Chuyển đổi 12VDC-230VAC

6 Module I2C 1 Kết nối với LCD 16x2

7 Module HW040 1 Module mã hoá quay

8 Module L298 1 Module điều khiển động cơ

9 Module HCSR04 1 Module cảm biến siêu âm

11 Module BFD1000 1 Module dò đường

13 Động cơ JGB 2 Động cơ giảm tốc

14 Module hiển thị mức pin 1 Hiển thị dung lượng pin và mức điện áp

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

16 Béc phun 4 Loại phun sương

18 Buzzer 1 Tần số dao động 2Khz -5Khz

19 Module I2C 1 Chuyển đổi giao tiếp

Nhóm sử dụng phần mềm Easy EDA để thiết kế mạch PCB cho mạch điều khiển chính như hình 4.1 và mạch in 3D hình 4.2.

Hình 4.1 Mạch in của mạch điều khiển.

Hình 4.2 Mô phỏng 3D board điều khiển.

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra

Sau khi hoàn thành thiết kế mạch in PCB, nhóm tiến hành ủi, rửa, khoan và hàn các linh kiện lên board mạch Để đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả, nhóm sử dụng đồng hồ VOM để đo thông mạch và kiểm tra ngắn mạch của các đường đồng cũng như các chân linh kiện.

Nhóm đã thiết kế mặt trước của board mạch điều khiển chính với 10 khu vực kết nối, bao gồm khu vực kết nối LCD, khu vực kết nối MEGA và khu vực kết nối điều khiển động cơ, trong đó vi điều khiển Arduino MEGA được đặt ở vị trí trung tâm như hình 4.5.

Hình 4.3 Mặt trước của board mạch điều khiển chính.

─ Khu vực vi điều khiển: Arduino Mega 2560 được cố định bằng các header nối với mạch đồng và các chân đi ra cơ cấu khác.

─ Các khu vực module relay, khu vực nguồn 5V và điều khiển động cơ nhóm sử dụng các domino.

─ Các khu vực còn lại sử dụng hàng rào để kết nối.

Kết nối khu vực của module L298N bằng cách nối 3 chân domino với 3 chân nguồn của L298N, đồng thời kết nối các chân tín hiệu với nhau Ngõ ra của L298N sẽ được kết nối với 4 động cơ DC 12V mắc song song, với 2 động cơ ở mỗi bên như hình 4.4.

Hình 4.4 Kết nối module L298N với mạch điều khiển và động cơ.

Sau khi hoàn thành lắp ráp và kiểm tra mạch, chúng tôi tiến hành thi công mô hình hệ thống với kích thước 450mm x 450mm x 950mm (dài x rộng x cao) Theo yêu cầu của đề tài, mặt trước của mô hình được thiết kế với 1 cửa để dễ dàng đặt và lấy đồ vật Bản vẽ chi tiết của robot được thể hiện trong hình 4.5.

Hình 4.5 Bản vẽ mặt trước của robot.

Cửa robot được thiết kế với tay cầm và khoá cài, giúp đảm bảo cửa đóng chặt và ngăn ánh sáng đèn lọt ra ngoài Kích thước của cửa là 540mm x 450mm (dài x rộng) Phía trên cửa có khoảng trống cho các board mạch, với kích thước 450mm x 450mm x 120mm, nơi bố trí các linh kiện như hình 4.6.

Hình 4.6 Bố trí linh kiện phần trên.

Lòng robot được thiết kế với kích thước 400mm x 400mm x 400mm, sử dụng vật liệu inox để khử khuẩn đồ vật Mặt trên của lòng robot được bố trí để lắp đặt các module như LCD và module mã hoá quay, theo hình 4.7.

Hình 4.7 Bố trí linh kiện mặt trên của robot.

Để đáp ứng yêu cầu của đề tài, nhóm thiết kế đã tạo ra các ô chữ nhật ở đáy robot nhằm chứa ắc quy, bình dung dịch và máy bơm Điều này giúp ngăn chặn rò rỉ hóa chất, bảo vệ mạch điện bên trong Bản thiết kế mặt cắt đáy được thể hiện trong hình 4.8.

Hình 4.8 Mặt đáy của robot. b Thi công cơ cấu chiếu diệt khuẩn

Robot được thiết kế với lỗ khoét để kết nối dây điện với đèn UVC bên trong Việc bố trí bóng đèn ở cả trên và dưới giúp ánh sáng tiếp xúc tối đa với bề mặt đồ vật Nhóm cũng đã lắp đặt 2 khay đựng để tiếp xúc với các vật thể trong lòng robot.

Khi đèn bị hư hỏng, việc thay thế và sửa chữa đèn cùng với khay đựng trở nên đơn giản Robot được trang bị 2 khay đựng đồ vật và các bóng đèn UVC được lắp đặt bên trong, như thể hiện trong hình 4.9.

Hình 4.9 Cơ cấu chiếu khử khuẩn. c Thi công cơ cấu phun

Dựa vào bản vẽ thiết kế, tiến hành thi công các đường ống và béc phun Đường ống nước được chỉ định bởi phần chữ nhật màu đỏ ở dưới, dẫn đến các béc phun Thùng hóa chất được đặt ở vị trí này, với nắp lưng có thể tháo lắp để dễ dàng kiểm soát và thay thế Cơ cấu đường ống phun khử khuẩn được minh họa trong hình 4.10, trong khi hình 4.11 thể hiện vị trí của béc phun.

Dung dịch khử khuẩn được bơm và dẫn đến các vòi phun qua ống 4mm Nhóm thực hiện đã lắp đặt ống bên trong robot để đảm bảo tính thẩm mỹ cho thiết bị.

Hình 4.10 Cơ cấu đường ống phun khử khuẩn.

Hình 4.11 Béc phun bên sườn Robot.

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG d Thi công cơ cấu di chuyển

Cơ cấu di chuyển của robot bao gồm 2 bánh xe chủ động và 2 bánh xe điều hướng, với các dây động cơ kết nối đến module L298N Trục động cơ được gắn trực tiếp với bánh chủ động, được cố định bằng ốc vít để đảm bảo độ chắc chắn khi chịu tải Dưới cơ cấu di chuyển, module dò line được lắp đặt để nhận tín hiệu đường đi cho robot.

Hình 4.12 Cơ cấu di chuyển thực tế.

Mặt trước của robot được thiết kế với module cảm biến siêu âm, giúp điều khiển di chuyển hiệu quả Cảm biến được lắp đặt ở vị trí hợp lý, không chỉ đảm bảo tính thẩm mỹ mà còn tối ưu hóa khả năng thu tín hiệu.

Nhóm đã trình bày đầy đủ các bước thi công và kiểm tra hệ thống, giúp người đọc dễ dàng hình dung về quá trình thi công Trong phần thi công phần cứng, các board được thiết kế và sắp xếp linh kiện rõ ràng theo bản thiết kế, với các linh kiện được nối chắc chắn và đường dây được đi gọn gàng để đảm bảo tính thẩm mỹ Mô hình khung robot được dựng bằng nhôm định hình, mang lại độ cứng cáp và chắc chắn Phần lòng robot được gia công bằng inox, với đặc tính nhẹ của inox là một lợi thế đáng kể.

KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ

KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH

Sau khi nghiên cứu và áp dụng kiến thức đã học, nhóm đã thiết kế thành công mô hình robot khử khuẩn Bài viết này trình bày và đánh giá kết quả đạt được, bao gồm mô hình phần cứng của robot và các chức năng mà robot sở hữu.

5.1.1 Mô hình phần cứng của robot

Hình ảnh hoàn thiện của mô hình robot được trình bày trong hình 5.1, với cửa robot ở phía trước và module cảm biến siêu âm bên dưới để phát hiện vật cản Các cơ cấu bơm và di chuyển được bố trí ở phần dưới của robot, trong khi mặt bên của robot được gắn bản lề cùng với cửa như thể hiện trong hình 5.2.

Hình 5.1 Hình ảnh thực tế của robot.

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Hình 5.2 Mặt bên của robot.

Khu vực hiển thị LCD, công tắc nguồn, hiển thị mức pin và module mã hoá xoay được bố trí ở mặt trên của robot Khi bật công tắc, giao diện hệ thống sẽ hiển thị như hình 5.3 Bên dưới khu vực này, board điều khiển chính và các thành phần kết nối đèn UVC cũng được lắp đặt, như thể hiện trong hình 5.4.

Hình 5.3 Mặt trên của robot.

Hình 5.4 Linh kiện bên dưới mặt trên.

Các giao diện sử dụng của hệ thống được thể hiện theo từng phần trên LCD với các chế độ khác. a Giao diện màn hình lựa chọn chế độ.

Sau khi cấp nguồn, màn hình hiển thị giao diện ban đầu Người sử dụng cần điều chỉnh núm xoay để chọn giữa hai chế độ: tự động và tự chọn Để xác nhận chế độ mong muốn, hãy di chuyển mũi tên đến vị trí tương ứng và nhấn nút xác nhận.

Hình 5.5 Giao diện lựa chọn chế độ.

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ b Giao diện chế độ tự động

Khi chọn chế độ “Tự động” bằng cách nhấn nút module mã hoá xoay, màn hình sẽ hiển thị giao diện “Start” và “Back” để người dùng có thể bắt đầu hoặc quay lại Sau khi nhấn “Start”, hệ thống sẽ chuyển sang giao diện tiến hành khử khuẩn.

5 phút, đèn UVC sẽ sáng lên và hiển thị thời gian đếm ngược trên LCD như hình 5.7.

Hình 5.6 Giao diện chọn chế độ tự động.

Hình 5 7 Giao diện quá trình chiếu đèn khử khuẩn. c Giao diện tự chọn.

Để chọn chế độ tự chọn trong giao diện, hãy di chuyển mũi tên đến vị trí “Tự chọn” và nhấn nút để xác nhận Giao diện của chế độ tự chọn được hiển thị như trong các hình 5.9 và 5.10.

Hình 5.8 Chế độ tự chọn.

Hình 5.9 Giao diện chọn chiếu đèn trong 1 phút hoặc 3 phút.

Hình 5.10 Giao diện chọn chiếu đèn trong 5 phút hoặc phun khử khuẩn.

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Điều chỉnh núm xoay để di chuyển mũi tên đến chế độ mong muốn, tương tự như chế độ tự động, nhấn nút để xác nhận chọn Sau khi chọn, màn hình sẽ chuyển sang giao diện tiến hành khử khuẩn như hình 5.7 và đèn UVC sẽ chiếu với thời gian theo chế độ đã chọn Ngoài ra, khi ở chế độ phun khử khuẩn, sau khi nhấn chọn, bơm sẽ bắt đầu hoạt động, các vòi phun sẽ phun dung dịch khử khuẩn, màn hình sẽ chuyển sang giao diện phun khử khuẩn như hình 5.13. d Giao diện cảnh báo mở cửa

Trong quá trình chiếu đèn khử khuẩn, nếu có tác động mở cửa trước khi kết thúc thời gian chiếu, màn hình sẽ hiển thị yêu cầu đóng cửa để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Hình 5.11 Giao diện yêu cầu đóng cửa. e Giao diện khi đến các trạm.

Hình 5.12 Giao diện hiển thị khi đến các trạm.

Trong quá trình di chuyển, robot sẽ dừng lại tại các vị trí trạm đã được đánh dấu trước, và màn hình sẽ hiển thị giao diện như hình 5.12 Tại các trạm này, robot sẽ thực hiện việc lấy đồ khử khuẩn.

Hình 5.13 Giao diện hoàn thành khử khuẩn

Sau khi hoàn tất thời gian khử khuẩn, đèn UVC sẽ tự động tắt, đánh dấu sự kết thúc của quá trình khử khuẩn Màn hình LCD sẽ hiển thị giao diện thông báo hoàn thành khử khuẩn như trong hình 5.13.

KẾT QUẢ CÁC CHỨC NĂNG CỦA ROBOT

Sau khi hoàn thành quá trình thi công và vận hành robot, nhóm đã thu được kết quả thực nghiệm đáng chú ý Nhóm tiến hành thử nghiệm khả năng di chuyển của robot, cũng như chức năng phun khử khuẩn và chiếu đèn khử khuẩn Mô hình đã được thực nghiệm tại hành lang tầng.

2 khu C trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, nền gạch nhám, khu vực thực hiện có kích thước rộng 2m dài 15m.

Thực nghiệm 1: Thực nghiệm chức năng di chuyển ở môi trường đầy đủ ánh sáng

Robot được đặt trên đường line và bắt đầu di chuyển từ vạch mốc Khi đến đoạn rẽ, robot lệch khỏi đường line khoảng 2cm, sau đó tiếp tục di chuyển với tốc độ ổn định như trước.

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ chuyển với tốc độ trung bình là 15cm/s Với tỉ lệ bám line trong quá trình di chuyển là 85%.

Thực nghiệm 2: Thực nghiệm chức năng di chuyển ở môi trường thiếu ánh sáng

Robot được thiết kế để di chuyển dọc theo đường line, bắt đầu từ vạch mốc đã dán Khi đến đoạn rẽ, robot sẽ lệch khỏi line khoảng 4cm, sau đó tiếp tục di chuyển thẳng như trước Trong quá trình này, tốc độ di chuyển của robot không ổn định và tỉ lệ bám line đạt 75%.

Thực nghiệm 3: Thực nghiệm chức năng phun khử khuẩn của robot.

Nhóm đã thực hiện phun khử khuẩn trên hành lang tầng 2 khu C, với robot di chuyển liên tục từ đầu đến cuối mà không có trạm dừng và không gặp vật cản nào Sau 5 lần thử nghiệm, nhóm đã tổng hợp dữ liệu về mức độ bao phủ, được trình bày trong bảng 5.1.

Hình 5.14 Thực nghiệm chức năng phun khử khuẩn.

Bảng 5.1 Thống kê độ bao phủ trung bình của chức năng phun khử khuẩn.

Số lần Đoạn thẳng Đoạn rẽ lệch góc 45 o

1 Độ bao phủ 92% Độ bao phủ 85%

Thực nghiệm 4: Thực nghiệm mức độ đáp ứng của đèn UVC.

Nhóm đã thực nghiệm khả năng hoạt động của đèn UVC và nhận thấy rằng đèn hoạt động hiệu quả ở tất cả các chế độ Tuy nhiên, trong quá trình chiếu đèn khử khuẩn, đôi khi đèn có hiện tượng nhấp nháy Thực nghiệm di chuyển và chiếu đèn được tiến hành tại hành lang tầng 2 khu C, với chiều dài đường line là 10 mét.

Hình 5.15 Thực nghiệm khả năng di chuyển và chiếu đèn

Trong quá trình thực nghiệm về chiều đèn khử khuẩn, nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu liên quan đến số lần nháy đèn ở các chế độ thời gian chiếu khác nhau Cụ thể, bảng 5.2 trình bày số lần nhấp nháy của đèn trong thời gian chiếu 1 phút.

STT Số lần nhấp nháy đèn

Bảng 5.3 Số lần nhấp nháy đèn trong thời gian chiếu 3 phút.

Bảng 5.4 Số lần nhấp nháy đèn trong thời gian chiếu 5 phút.

Sau khi tiến hành thực nghiệm hệ thống, nhóm có các nhận xét như sau:

Chức năng di chuyển của robot chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện ánh sáng xung quanh Trong môi trường có đủ ánh sáng, robot có khả năng di chuyển ổn định hơn.

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ thiếu sáng khiến độ chính xác khi di chuyển bị giảm đi đáng kể và số lần chệch line xuất hiện nhiều.

Theo thống kê, mức độ bao phủ ở các đoạn ngã rẽ giảm đáng kể so với đoạn di chuyển thẳng Hơn nữa, độ bao phủ càng giảm theo thời gian, trong khi tốc độ bơm trở nên ít ổn định hơn.

─ Đèn UVC hoạt động ổn định, đôi khi xuất hiện nhấp nháy Tuy nhiên đèn vẫn đáp ứng được yêu cầu khử khuẩn của đề tài.

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

Bước 1: Nhấn công tắc nguồn, nguồn được cung cấp cho hệ thống, LCD sẽ hiển thị “DO AN TOT NGHIEP, KHU KHUAN UVC”

Bước 2: Điều chỉnh núm xoay module mã hóa để truy cập vào giao diện chọn chế độ, khi đó màn hình LCD sẽ hiển thị hai chế độ “TU DONG” và “TU CHON”, với mũi tên ban đầu ở vị trí lựa chọn.

Để chọn chế độ "TU DONG", hãy nhấn nút để xác nhận Nếu bạn muốn chọn chế độ "TU CHON", hãy xoay núm xoay để mũi tên chỉ xuống "TU CHON" và sau đó nhấn nút để xác nhận lựa chọn.

− Trường hợp 1: Chế độ “TU DONG”

Sau khi đã nhấn xác nhận chọn, LCD sẽ hiển thị giao diện “START” và

Mũi tên sẽ ở vị trí “START” ban đầu; để bắt đầu, hãy nhấn nút xác nhận Nếu bạn muốn quay lại giao diện chọn chế độ, hãy điều chỉnh núm xoay để mũi tên xuống vị trí “BACK” và nhấn nút để trở về giao diện chọn chế độ.

Khi nhấn chọn “START”, quá trình khử khuẩn sẽ được thiết lập trong 5 phút Màn hình LCD sẽ hiển thị giao diện đếm ngược thời gian khử khuẩn với thông báo “DEN DANG MO, THOI GIAN KHU KHUAN: XX:XX” Trong suốt thời gian này, đèn UVC sẽ hoạt động liên tục Khi đồng hồ đếm ngược về 00:00, giao diện “HOAN THANH KHU KHUAN” sẽ xuất hiện và đèn UVC sẽ tắt, cho phép người sử dụng mở cửa robot.

− Trường hợp 2: Chế độ “TU CHON”

Khi chọn chế độ “TU CHON”, màn hình LCD sẽ hiển thị các tùy chọn “1 PHUT”, “3 PHUT”, “5 PHUT” và “PHUN K.KHUAN” Để chọn chế độ mong muốn, xoay núm điều chỉnh đến chế độ đó và nhấn nút để xác nhận Trong các chế độ “1 PHUT”, “3 PHUT”, “5 PHUT”, màn hình sẽ hiển thị thông tin phun khử khuẩn với thời gian đếm ngược Đèn UVC sẽ hoạt động trong suốt quá trình khử khuẩn, và khi thời gian kết thúc, màn hình sẽ hiển thị “HOAN THANH KHU KHUAN”, cho phép người sử dụng mở cửa ở thân robot.

− Trường hợp 3: Chế độ “PHUN K KHUAN”

Khi bạn chọn chế độ “PHUN K.KHUAN” và nhấn xác nhận, robot sẽ bắt đầu phun dung dịch khử khuẩn liên tục trong suốt quãng đường di chuyển, đồng thời màn hình LCD sẽ hiển thị thông tin liên quan.

Trong quá trình di chuyển, robot "DANG PHUN KHU KHUAN" sẽ tạm dừng khi gặp vật cản phía trước, phát ra còi cảnh báo và ngừng bơm phun Công việc sẽ được tiếp tục khi không còn vật cản.

Lưu ý: Không cố gắng mở cửa robot khi đèn đang sáng, tránh ảnh hưởng xấu từ tia UVC đến con người.

DỰ TOÁN ĐỀ TÀI

Sau khi thiết kế, thi công lắp đặt mô hình, nhóm đã thống kê danh sách linh kiện với chi phí dự toán trong bảng 5.5.

Bảng 5.5 Bảng dự toán đề tài

STT Linh kiện, vật liệu Số Đơn giá Thành tiền (vnđ) lượng (vnđ) (=Số lượng x Đơn giá)

Chi phí ước tính cho mô hình là 8.369.000, bao gồm 7.869.000 cho mô hình và 500.000 cho chi phí lao động Mô hình robot được xây dựng từ nhôm định hình, đảm bảo độ cứng cáp cao, sử dụng bơm áp suất và nguồn ắc quy Cơ cấu di chuyển được trang bị 2 động cơ JGB chịu tải cao, mang lại sự ổn định lâu dài Để tăng hiệu suất diệt khuẩn, nhóm đã sử dụng 3 đèn UVC và lắp thêm mạch inverter để chuyển đổi từ 12VDC lên 220VAC cho đèn 220VAC.

Nhóm tham khảo đã so sánh giá sản phẩm tủ khử trùng Dr Ozone với sản phẩm Luxury K, hiện có giá 9.500.000 VNĐ trên hsvn.com.vn Giá cao của Luxury K là do chi phí quảng cáo và hoàn thiện sản phẩm Trong khi đó, sản phẩm của nhóm đang ở giai đoạn nghiên cứu, với chi phí chủ yếu dành cho nhôm định hình, lòng tủ inox, vỏ mica và đèn UVC Thiết kế cửa vẫn chưa tối ưu, và có thể cải thiện bằng cách tạo ra một mô hình nhỏ hơn, tiện dụng và tiết kiệm chi phí hơn.

Tiêu đề	Thiết kế và thi công mô hình robot khử khuẩn bằng UVC
Tác giả	Hồ Nhân Quyền, Dương Thị Kim Sa
Người hướng dẫn	PGS. TS. Nguyễn Thanh Hải
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật y sinh
Thể loại	đề tài
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	3,18 MB