Thiết kế hệ thống cơ điện tử Hệ thống phân loại rác sử dụng UHF RFID (1)

Nhận dạng bằng tần số vô tuyến RFID là một công nghệ điện toán phổ biến có thể được sử dụng để cải thiện việc quản lý chất thải bằng cách cung cấp khả năngnhận dạng tự động sớm đối với c

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Đề tài: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử phân loại rác

thải sử dụng RFID

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Hà Nội-2021

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Hà Nội-2021

2

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM I Thông tin chung

2 Tên nhóm: N01 Họ

và tên thành viên:

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử phân loại rác thải sử dụng RFID

2 Hoạt động của sinh viên

- Thiết lập danh sách yêu cầu

Nội dung 2: Thiết kế sơ bộ

-Xác định các vấn đề cơ bản

-Thiết lập cấu trúc chức năng

-Phát triển cấu trúc làm việc

- Lựa chọn cấu trúc làm việc

Nội dung 3: Thiết kế cụ thể

-Xây dựng các bước thiết kế cụ thể

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và các tài liệu tham khảo

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếucó): Máy tính

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn

ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáo viên chấm phản biện

LỜI NÓI ĐẦU

Quản lý chất thải là một yêu cầu quan trọng đối với sự phát triển bền vững vềmặt sinh thái ở nhiều quốc gia Phân loại rác hiệu quả là một vấn đề lớn trong xã hộingày nay Ở Việt Nam, thị trường hàng tiêu dùng đã dẫn đến việc sản xuất và chất thải ngày càng gia tăng Nguyên nhân phần nào đó là ở hành vi của người tiêu dùng.Nghịch lý thay, người tiêu dùng lại rất thờ ơ với việc bảo vệ môi trường Vì vậy, chất thải cần được xử lý đúng cách để làm giảm tác động xấu tới môi trường

Nhận dạng bằng tần số vô tuyến (RFID) là một công nghệ điện toán phổ biến

có thể được sử dụng để cải thiện việc quản lý chất thải bằng cách cung cấp khả năngnhận dạng tự động sớm đối với chất thải ở cấp thùng Chất thải được theo dõi bằng thùng thông minh sử dụng hệ thống dựa trên RFID mà không cần sự hỗ trợ của hệ thống thông tin bên ngoài

Thông qua đề tài này nhóm em sẽ có nhứng điều kiện tốt nhất để học hỏi,tích lũy kinh nghiệm quý báu bỏ sung vào hành trang của mình trên con đướng đãchọn Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụngnhững kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt

là sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Trường để hoàn thành bài tập lớn này

Trong quá trình thực hiện đề tài này có nhiều sai sót hi vọng quý thầy côthông cảm và chỉ giạy cho chúng em, xin chân thành cảm ơm quý thầy cô

MỤC LỤC

Lời nói đầu 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU 11

DANH MỤC CÔNG THỨC 12

Chương 1 phân tích nhiệm vụ thiết kế 13

1.1 yêu cầu thị trường, công ty, môi trường 13

1.1.2 Nhu cầu thị trường 13

1.1.3 Tìm kiếm và hình thành ý tưởng 15

1.1.4 Khảo sát thị trường 20

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm 21

1.2.1 Phễu nguyên liệu 22

1.2.2 Bộ phận điều hướng rác thải 22

1.2.3 Vỏ thùng rác 23

1.2.1 Thiết bị đọc 24

1.2.2 Cụm thiết bị điều khiển 25

1.2.6 Thiết bị xử lý trung tâm 25

1.3 Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ 27

1.4 thiết lập danh sách yêu cầu 28

Chương 2 Thiết kế sơ bộ 31

2.1 xác định các vấn đề cơ bản 31

2.1.1 Các vấn đề ảnh hường trực tiếp đến chức năng và những ràng buộc cần thiết 31

2.1.2 Khái quát cho dữ liệu định tính về các vấn đề cơ bản 31

2.1.3 Hình thành vấn đề 31

2.2 thiết lập cấu trúc chức năng 32

2.2.1 Cấu trúc tổng thể hệ thống 32

2.2.2 Cấu trúc chức năng của hệ thống 32

2.3 Phát triển cấu trúc làm việc 33

2.4 lựa chọn cấu trúc làm việc 34

2.4.1 Đánh giá định tính 34

Chương 3 thiết kế cụ thể 36

3.1 Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian 36

3.1.1 Bắt đầu với giải pháp nguyên tắc và danh sách yêu cầu 36

3.1.2 Xác định điều kiện biên hoặc không gian cưỡng bức của bước thiết kế cụ

thể 37

3.2 Xác lập các layout thô - xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính 38

3.3 Lựa chọn layout sơ bộ phù hợp 39

3.4 Phát triển các layout sơ bộ 40

3.4.1 Phần phễu 40

3.4.2 Phần vỏ 40

3.4.3 Thiết bị đọc RFID 42

3.4.4 Thẻ đọc RFID 43

3.4.5 Trục nối với cơ cấu phân loại rác 45

3.4.6 Động cơ bước 45

3.4.7 Sơ đồ nối dây tổng thể 46

3.5 Giải pháp cho các chức năng phụ trợ 47

3.6 Một số lỗi điều hành có thể xảy ra 49

3.7 Thiết kế chi tiết 50

3.7.1 Phần phễu 50

3.7.2 Phần phân loại rác 50

3.7.3 Khung 51

3.7.4 Phần phân loại rác 51

3.7.5 Cấu trúc khung tổng thể 52

Phụ lục 53

1 Tài liệu tham khảo 53

2 BẢN vẽ Hình chiếu các chi tiết 54

3 bản vẽ phân rã 58

4 Sơ đồ nối dây chi tiết 59

Câu hỏi khảo sát 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Phân bố lượng rác cả nước trong một ngày 13

Hình 2 Biện pháp xử lý rác thải 14

Hình 3 Mức giá trung bình của các loại cảm biến IoT (Đơn vị: USD) 16

Hình 4 Thị trường quản lý rác thải thông minh – Tỷ lệ tăng trưởng theo vùng 17

Hình 5 Các nhà sản xuất khác trên thị trường 18

Hình 6: Khảo sát thị trường 20

Hình 7 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại rác sử dụng công nghệ RFID 21

Hình 8 Phễu cấp nguyên liệu 22

Hình 9 Bộ phận điều hướng rác thải 22

Hình 10 Vỏ thùng rác 23

Hình 12 UHF RFID Short Range Reader 0-30CM 24

Hình 13 Cụm điều khiển 25

Hình 14 STM32F4 Discovery 26

Hình 15 Cấu trục tổng thể 32

Hình 16 Cấu trúc chức năng của hệ thống 32

Hình 17 Đánh giá kĩ thuật các concept 35

Hình 18 Phễu rót 40

Hình 19 Kích thước phần vỏ 40

Hình 20 Kích thước phần vỏ 41

Hình 21 Phần vỏ 41

Hình 22 Phần nắp 42

Hình 23 Thông số RFID UHF 43

Hình 24 UHF tag ALIEN ALN-9640 44

Hình 25 Chi tiết sản phẩm 44

Hình 26 Sơ đồ tổng thể 46

Hình 27 Bản vẽ chi tiết phễu nguyên liệu 50

Hình 28 Bản vẽ chi tiết bộ phận phân loại rác 50

Hình 29 Bản vẽ chi tiết máng trượt 51

Hình 30 Bản vẽ chi tiết khung nắp trên 51

Hình 31 Bản vẽ bộ khung thiết kế 52

Hình 32 Bản vẽ chi tiết khung máy 54

Hình 34 Bản vẽ chi tiết cơ cấu phân loại rác 56

Hình 35 Bản vẽ chi tiết phễu 57

Hình 36 Bản vẽ phân rã 58

Hình 37 Sơ đồ nối dây cảm biến tiệm cận 59

Hình 38 Sơ đồ nối dây UHF RFID 60

Hình 39 Sơ đồ nối dây Step motor 61

Hình 40 Sơ đồ nối dây màn hình 62

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Kế hoạch phát triển thùng rác phân loại rác 27

Bảng 2 Danh sách yêu cầu 30

Bảng 3 Cấu trúc làm việc của thùng rác thông minh 33

Bảng 4 Lựa chọn cấu trúc làm việc 35

Bảng 5 Xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính 38

Bảng 6 Giải phápc cho các chức năng phụ trợ 48

Bảng 7 Các lỗi thường gặp và biện pháp khác phục 49

DANH MỤC CÔNG THỨC

Công thức 1 Tính momen cần thiết cho động cơ 45

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 YÊU CẦU THỊ TRƯỜNG, CÔNG TY, MÔI TRƯỜNG

1.1.2 Nhu cầu thị trường

Rác thải hiện nay đang là vấn đề lớn có tính chất toàn cầu, ảnh hưởng nghiêmtrọng đến môi trường sống nếu không được xử lý triệt để, đặcbiệt là ở các đô thị.Tại Việt Nam, do tốc độ tăng trưởng đô thị nhanh, dân sốđô thị phát triển mạnh, rácthải ngày càng trở thành vấn đề nóng, thời sự, đượcChính phủ, các Bộ, ngành, cáccấp chính quyền địa phương và cả xã hội quan tâm

Hiện nay, lượng rác thải tại Việt Nam là khoảng 50.000 tấn/ngày, trong đó tại các đô thị là khoảng 35.000 tấn/ngày, còn lại là rác thải ở vùng nông thôn Riêng tại

Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày thải ra khoảng 7.000 – 8.000 tấn, trong đó trên 80% được xử lý chủ yếu bằng công nghệ chôn lấp

Hình 1 Phân bố lượng rác cả nước trong một ngày

Viện trưởng Viện Môi trường đô thị và công nghiệp Việt Nam cho biết, hiệntại Việt Nam có khoảng 858 đô thị, tỉ lệ đô thị hóa là 39,3%, tổng lượng chất thảirắn phát sinh hàng năm khoảng 15 triệu tấn, trong đó rác thải sinh hoạt đô thị phátsinh khoảng 34.500 tấn mỗi ngày, rác thải công nghiệp khoảng 3,2 triệu tấn/năm,tốc độ gia tăng rác thải hàng năm là từ 10 – 12%

Hiện trạng ô nhiễm môi trường tại các đô thị đặc biệt là các thành phố lớnđang đứng trước rất nhiều thách thức, trong đó rác thải là một trong những vấn đềnóng cần được giải quyết

Trong khi đó, công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu hiện nay vẫn là

hữu cơ khoảng 34% và công nghệ xử lý liên hợp kết hợp giữa ủ hữu cơ và đốt chiếm khoảng 52%.

Hình 2 Biện pháp xử lý rác thải

Như vậy, với lượng rác thải rắn phát sinh hàng ngày lớn, trong khi đó các phương tiện thu gom vận chuyển cũng như công nghệ xử lý chưa đáp ứng được yêucầu Công tác phân loại và kiểm soát chất thải tại nguồn chưa tốt, các dự án về phânloại rác chưa đạt hiệu quả

Chôn lấp, ủ phân hữu cơ, đốt rác phát điện, đốt rác tiêu hủy, đốt rác tạo năng lượng (điện năng và nhiệt năng), công nghệ tái chế, công nghệ thu hồi khí mêtan…Mỗi loại hình sẽ phụ thuộc vào quy mô, lượng rác thải thu gom và công suất của lòđốt rác và khả năng đầu ra, tiêu thụ của từng địa phương, đặc biệt cần cân nhắc về chi phí vốn và bảo vệ môi trường

Theo đó, để trợ công nghệ xử lý chất thải đô thị tại Việt Nam, cần có nhiều biện pháp quyết liệt Trước hết phải phân loại rác tại nguồn, cần lập quy hoạch, các điểm tập kết trung chuyển rác thải, cơ giới hóa các thiết bị phục vụ thu gom vận chuyển rác

Từ đó, lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật, môi

trường và phù hợp với điều kiện từng vùng miền và từng địa phương

1.1.3 Tìm kiếm và hình thành ý tưởng.

1.1.3.1 Tổng quan thị trường

Thị trường quản lý chất thải thông minh trị giá 1,77 tỷ USD vào năm 2020 và

dự kiến đạt 6,52 tỷ USD vào năm 2026, đạt tốc độ CAGR là 25,68%, trong giaiđoạn dự báo 2021-2026 Theo Ngân hàng Thế giới, trên toàn cầu, khoảng 1,3 tỷ tấnchất thải được tạo ra mỗi năm và dự kiến sẽ đạt 2,3 tỷ vào năm 2020 Sự gia tăngnày có thể là do quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng giữacác khu vực

Quản lý rác thải thông minh là một khía cạnh quan trọng trong quá trình pháttriển thành phố thông minh (cùng với quản lý nước, quản lý năng lượng, quản lýgiao thông, v.v.) nhằm cải thiện lối sống ở các khu vực đô thị Việc áp dụng ngàycàng nhiều các sáng kiến thành phố thông minh giữa các khu vực hỗ trợ sự pháttriển của thị trường quản lý chất thải thông minh

Ngành quản lý chất thải bao gồm các hoạt động khác nhau, chẳng hạn như thugom, vận chuyển, xử lý và tái chế Ngành công nghiệp đang phải đối mặt với cácvấn đề về hiệu quả ở các giai đoạn quản lý chất thải khác nhau, cụ thể là chi phí vậnhành tương ứng với việc thu gom và vận chuyển chất thải, do đó dẫn đến việc ngàycàng áp dụng quản lý chất thải thông minh

Sự phức tạp ngày càng tăng trong hậu cần thu gom chất thải và nhu cầu tuânthủ các quy định liên quan đến xử lý chất thải đòi hỏi các giải pháp quản lý chất thảitốt hơn, được thực hiện bằng cách sử dụng các công nghệ, chẳng hạn như cảm biếnIoT, RFID, GPS, v.v Thị trường quản lý chất thải đang ở giai đoạn non trẻ, dự kiến

sẽ chứng kiến sự tăng trưởng lành mạnh do sự sẵn có của các công nghệ khả thi vềmặt thương mại và các lợi ích hoạt động

1.1.3.2 Xu hướng chính của thị trường

Thu gom rác thông minh thông qua IoT để góp phần tăng trưởng thị trường

 Trong phân khúc thu gom thông minh, sự xuất hiện của IoT đã tạo ramột cuộc cách mạng và giải quyết chi phí vận hành cho các công ty xử

lý chất thải Các công ty cung cấp các giải pháp thông minh để thu gomchất thải chủ yếu tập trung vào ba giải pháp - giám sát thông minh, tối

ưu hóa tuyến đường và phân tích

 Bằng cách triển khai các cảm biến, cơ sở hạ tầng mạng và nền tảng trựcquan hóa dữ liệu, các công ty quản lý chất thải đã có thể tạo ra nhữnghiểu biết sâu sắc có thể hành động để đưa ra các quyết định sáng suốt.

 Bằng cách sử dụng cảm biến mức đổ đầy (đôi khi cũng có camera) gầnthùng rác, các công ty đã có thể lập kế hoạch đội xe tải phù hợp với khốilượng thùng rác, do đó giảm mức tiêu thụ nhiên liệu không cần thiết củađội xe và góp phần giảm lượng khí thải carbon ở các thành phố

 Các thành phố tự quản của một số thành phố trên khắp Hoa Kỳ, Các Tiểuvương quốc Ả Rập Thống nhất, Vương quốc Anh, v.v., phối hợp với cácnhà đổi mới quản lý chất thải thông minh (như Enevo, Smartbin, Bigbelly,v.v.) đang tiết kiệm khoảng 30% chi phí thu gom chất thải

 Do sự hiện diện của các nhà cung cấp công nghệ có sẵn trên thị trường,cùng với các sáng kiến thành phố thông minh và giảm chi phí của cảmbiến IoT, thị trường đang được thúc đẩy theo hướng tăng trưởng mạnhmẽ

Hình 3 Mức giá trung bình của các loại cảm biến IoT (Đơn vị: USD)

 Chỉ riêng Hoa Kỳ đã đóng góp phần lớn lượng rác thải hàng năm đượctạo ra, khoảng 230 triệu tấn rác, phần đáng kể trong số đó được xử lýbởi các đơn vị tư nhân.

 Nhờ các sáng kiến của chính phủ thúc đẩy tính bền vững, để không córác thải vào năm 2020 và sự thâm nhập của các sáng kiến thành phốthông minh trên khắp khu vực đô thị tập trung cao, Bắc Mỹ dự kiến sẽchiếm thị phần lớn trong thị trường quản lý rác thải thông minh

Hình 4 Thị trường quản lý rác thải thông minh – Tỷ lệ tăng trưởng theo vùng

1.1.3.3 Đối thủ cạch tranh

Thị trường quản lý chất thải thông minh được củng cố do một số người chơichiếm thị phần chính trên thị trường Hơn nữa, sự thiếu ý thức của người dân đangkhiến người chơi khó tham gia thị trường Một số công ty chủ chốt trên thị trường làDịch vụ Môi trường Suez, Dịch vụ Môi trường Veolia, Enevo, Pepperl + FuchsGmbH, Smartbin (OnePlus Systems Inc.), Tập đoàn IBM, Bigbelly Inc., CovantaHolding Corporation, trong số những người khác

 Tháng 4 năm 2019 - SUEZ và LyondellBasell hợp tác với Samsonite đểsản xuất bộ sưu tập vali đầu tiên được làm từ nhựa tái chế Đây là chiếcvali đầu tiên được làm từ chất thải nhựa sau người tiêu dùng, vỏ đượclàm bằng polypropylene (PP) tái chế từ bao bì và vải bên trong của chaiPET tái chế Sản phẩm không chỉ có trách nhiệm với môi trường màcòn nhẹ và mạnh mẽ cho trải nghiệm du lịch tốt nhất

 Tháng 2 năm 2019 - IBM đã công bố một danh mục giải pháp Internet

of Things (IoT) mới hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI) và phân tích nâng caođược thiết kế để giúp các tổ chức sử dụng nhiều tài sản, chẳng hạn như

Cơ quan Giao thông Nhanh Metropolitan Atlanta (MARTA), để cải thiện việc bảo trì các chiến lược.

Hình 5 Các nhà sản xuất khác trên thị trường

1.1.3.4 Năng lực của công ty

 Thời gian sản xuất:10 sản phẩm/ tuần

 Nhân lực: Có 100 nhân viên trong đó có 60 kĩ sư cơ khí, điện tử và cơ điện tử

 Chi nhánh: Gồm 1 chi nhánh với quy mô là 500 m2

 Tự chế tạo:

 Vỏ thùng rác

 Phễu nhiên liệu

 Bộ phận điều hướng rác thải

 Chiến lược phát triển sản phẩm:

 Tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm bằng công nghệ RFID

 Cung cấp các bản dung thử cho thị trường

 Thường xuyên cải tiến và tối ưu hóa hệ thống để người dùng dễ dàng sử dụng và đạt hiệu quả cao

 Vòng đời của một sản phẩm là: 10 năm

 Cung cấp phiên bản cập nhật ra thị trường: 05 năm/1 phiên bản

1.1.4 Khảo sát thị trường

Hình 6: Khảo sát thị trường

1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

Hệ thống phân loại sản phẩm cần có những bộ phận sau:

 Phễu nguyên liệu

 Bộ phận điều hướng rác thải

Hình 7 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại rác sử dụng công nghệ RFID

1.2.1 Phễu nguyên liệu

Phễu nguyên liệu có mục đích để chứa và dự trữ túi rác trước khi xử lý có vai trò định hướng nguyên liệu để cung cấp cho bộ phận phân loại rác

Hình 8 Phễu cấp nguyên liệu

Phễu là nơi chứa túi rác trước khi xử lý Túi rác được cung cấp từ bên ngoàibởi người dùng

1.2.2 Bộ phận điều hướng rác thải

Với bộ phận này, rác thải sẽ được chuyển đến thùng rác tương ứng với loại vậtliệu chứa trong túi

Hình 9 Bộ phận điều hướng rác thải

1.2.3 Vỏ thùng rác

Thiết kế vỏ thùng đã được phát triển để hài hòa với môi trường đô thị nhờ hìnhdáng quen thuộc và hấp dẫn của nó Dễ dàng lắp ráp, vỏ thùng rác có thể vậnchuyển trong bao bì, để giảm chi phí vận chuyển và bảo trì; giữ các khía cạnh thẩm

mỹ và giao tiếp

Có thể chịu những tác nhân từ môi trường như thời tiết, va đập

Hình 10 Vỏ thùng rác

1.2.1 Thiết bị đọc

RFID là viết tắt của từ Radio Frequency Identification, có nghĩa là "nhận dạngqua tần số vô tuyến", khi đó cả hai thiết bị hoạt động thu phát sóng trong cùng tần

số Tần số thường được sử dụng trong thẻ RFID là 125Khz hoặc 900Mhz

Thẻ RFID là công nghệ không sử dụng tia sáng như mã vạch, không tiếp xúc trực tiếp

Thông tin có thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần một tiếp xúc vật lý nào

Một vài loại thẻ có thể đọc xuyên qua các môi trường vật lý như Bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn, và các điều kiện môi trường thách thức khác

Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID là 125Khz hoặc

900Mhz

Hình 11 UHF RFID Short Range Reader 0-30CM

1.2.2 Cụm thiết bị điều khiển.

Thiết bị điều khiển bao gồm các cổng kết nối truyền thông giữa vi điều khiển với các thiết bị ngoại vi như động cơ

Hình 12 Cụm điều khiển

1.2.6 Thiết bị xử lý trung tâm.

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST Giá thành cũng khá rẻ

so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng STM32 là một trong số những dòng vi điều khiển không những mạnh mẽ về cấu hình mà giá cả rất phải chăng, lại có sự hỗ trợ lớn từ nhà sản xuất và cộng đồng nghiên cứu phát triển

Sự tinh vi

Thoạt nhìn thì các ngoại vi của STM32 cũng giống như những vi điều khiểnkhác, như hai bộ chuyển đổi ADC, timer, I2C, SPI, CAN, USB và RTC Tuy nhiênmỗi ngoại vi trên đều có rất nhiều đặc điểm thú vị Ví dụ như bộ ADC 12-bit có tíchhợp một cảm biến nhiệt độ để tự động hiệu chỉnh khi nhiệt độ thay đổi và hỗ trợnhiều chế độ chuyển đổi Mỗi bộ định thời có 4 khối capture compare (dùng để bắt

sự kiện với tính năng input capture và tạo dạng sóng ở ngõ ra với output compare),mỗi khối định thời có thể liên kết với các khối định thời khác để tạo ra một mảngcác định thời tinh vi hơn

STM32 có hỗ trợ thêm tối đa 12 kênh DMA (Direct Memory Access) Mỗi kênh

ngoại vi đi với kích thước từ (word) dữ liệu truyền đi có thể là 8/16 hoặc 32-bit.Mỗi ngoại vi có thể có một bộ điều khiển DMA (DMA controller) đi kèm dùng đểgửi hoặc đòi hỏi dữ liệu như yêu cầu.

STM32 là một vi điều khiển tiêu thụ năng lượng thấp và đạt hiệu suất cao Nó

có thể hoạt động ở điện áp 2V, chạy ở tần số 72MHz và dòng tiêu thụ chỉ có 36mAvới tất cả các khối bên trong vi điều khiển đều được hoạt động

Hình 13 STM32F4 Discovery

1.3 LẬP KẾ HOẠCH VÀ LÀM RÕ NHIỆM VỤ

Dưới đây là Bảng kế hoạch làm rõ nhiệm vụ và mốc thời gian hoàn thành của nhóm vạch ra và làm theo nhằm đạt được hiểu quả cao nhất trong công việc

1 15/03/2021-01/04/2021 Tìm hiểu và phân tích thị trường

9 15/09/2021- 15/02/2022 Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến

10 15/02/2022- 15/05/2022 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta

11 15/05/2022- 30/11/2022 Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi,

tối ưu hóa thiết bị

12 01/02/2023- 01/03/2023 Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch

marketing

13 Từ 01/03/2023 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hoàn thiện và

liên tục cập nhật thông tin phản hồi

Bảng 1 Kế hoạch phát triển thùng rác phân loại rác

1.4 THIẾT LẬP DANH SÁCH YÊU CẦU

Hệ thống phân loại rác sử dụng công nghệ RFID

Phần điện

 Sử dụng nguồn điện lưới 220-250V/50Hz

 Pin năng lượng mặt trời

o Dải tần số hoạt động: < 1 feet

o Loại thẻ: RFID passive tag

o Nhận diện được 2 loại mã cần thiết

2 Cơ cấu phân loại rác

 Động học

o Chuyển động đến vị trí thùng rác tương ứng với sai số < 0.5 cm

o Thời gian chuyển động vừa phải:

<5s (Kể từ khi phát hiện rác đến khi chuyển động về vị trí ban đầu)

o Cấu tạo cơ cấu chuyển động đơn giản

o Các chi tiết có thể tìm kiếm dễ dàng trên thị trường

 Vận hành

o Vận hành êm, độ ồn <60dB

3 Một số chức năng khác

 Hệ thống khử trùng

o Kiểm soát mùi khôi và côn trùng

o Dùng dung dịch enzyme hữu cơ

 Thời gian hoàn thiện: trước 28/04/2021

Bảng 2 Danh sách yêu cầu

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ2.1 XÁC ĐỊNH CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN

2.1.1 Các vấn đề ảnh hường trực tiếp đến chức năng và những ràng buộc cần thiết

- Thùng rác có độ bền cao

- Thời gian bảo trì ít nhất 5000 giờ

- Thông số kích thước: 1000-1200L (Chứa được 2 thùng rác có bánh xe tiêu chuẩn)

- Năng lượng cung cấp: Kết nối với lưới điện và sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời

- Dải tần số hoạt động của thẻ RFID: <1 feet

- Kinh phí dưới 20 triệu

2.1.2 Khái quát cho dữ liệu định tính về các vấn đề cơ bản

- Chứa được 2 thùng rác có bánh xe tiêu chuẩn

2.2 THIẾT LẬP CẤU TRÚC CHỨC NĂNG.

2.2.1 Cấu trúc tổng thể hệ thống

Hình 14 Cấu trục tổng thể

2.2.2 Cấu trúc chức năng của hệ thống

Hình 15 Cấu trúc chức năng của hệ thống