Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khái niệm Cơ điện tử (Mechatronics) có nguồn gốc từ định nghĩa ban đầu của công ty Yaskawa Electric (Nhật Bản), sau đó được mở rộng và phát triển bởi các nhà khoa học trên toàn thế giới. Về bản chất, hệ thống cơ điện tử là một lĩnh vực kỹ thuật đa ngành, tích hợp đồng thời các thành phần cốt lõi từ Cơ khí, Điện – Điện tử và Công nghệ thông tin/Tin học. Một hệ thống cơ điện tử hoàn chỉnh được cấu thành từ 7 phân hệ cơ bản: hệ thống thông tin, hệ thống điện, hệ thống cơ khí, hệ thống máy tính, cảm biến, cơ cấu chấp hành/cơ cấu tác động và giao tiếp thời gian thực (HMI/GUI). Trong thực tiễn, các sản phẩm cơ điện tử hiện diện sâu rộng trong nhiều lĩnh vực:

  • Y học: Máy chụp cắt lớp vi tính, máy chụp X-quang, thiết bị phẫu thuật nội soi.
  • Công nghiệp: Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS), robot công nghiệp, hệ thống phân loại sản phẩm, kho hàng tự động.
  • Văn phòng: Máy tính, hệ thống mạng công tác, máy in, máy fax.
  • Sinh hoạt gia đình: Các thiết bị gia dụng tự động (máy giặt, tủ lạnh, điều hòa không khí, tivi) và hệ thống giám sát an ninh.

Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp và đời sống dân dụng, sự cố rò rỉ khí gas và các loại khí độc hại (LPG, Propane, CO, khói, Acetylene $C_2H_2$) tiềm ẩn rủi ro cháy nổ và đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng con người. Rò rỉ khí có thể phát sinh trong quá trình vận hành nhà máy, sơn, khử trùng, tiếp nạp nhiên liệu hoặc xử lý bãi chôn lấp. Nhằm giảm thiểu các rủi ro này, việc trang bị hệ thống phát hiện rò rỉ và cảnh báo tự động là yêu cầu an toàn bắt buộc tại các nhà máy, nhà hàng, khách sạn và khu dân cư.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán giám sát nồng độ khí độc/khí cháy trong môi trường và kích hoạt cơ chế an toàn tự động. Các mục tiêu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Thiết kế và chế tạo mô hình đo, cảnh báo rò rỉ khí gas sử dụng kit vi điều khiển Arduino UNO R3 tích hợp đầy đủ các chức năng đo lường, cảnh báo âm thanh - ánh sáng và cơ cấu chấp hành đóng/mở cửa thông gió.
  2. Xây dựng giao diện giám sát và điều khiển người dùng (GUI) trên máy tính, có khả năng giao tiếp thời gian thực với vi điều khiển.
  3. Xuất bản vẽ thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện của toàn bộ hệ thống cơ điện tử.

Đối tượng nghiên cứu chính của đồ án là hệ thống đo lường nồng độ khí gas bán dẫn và cơ chế điều khiển đóng/mở van/cửa thông gió tự động bằng động cơ bước kết hợp còi báo sự cố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng lý thuyết tích hợp hệ thống cơ điện tử theo cấu trúc mô-đun hóa, kết hợp giữa kỹ thuật thu nhận tín hiệu cảm biến, kỹ thuật điều khiển nhúng và truyền thông công nghiệp.

1. Khung lý thuyết và nguyên lý đo lường

Hệ thống sử dụng nguyên lý cảm biến bán dẫn oxit kim loại (Metal Oxide Semiconductor - MOS) để xác định nồng độ khí. Khi phần tử nhạy khí tiếp xúc với các khí khử hoặc khí cháy, điện trở bề mặt chất bán dẫn ($R_S$) biến thiên tương ứng. Điện trở này được mắc nối tiếp với một điện trở tải ($R_L$) để tạo thành mạch phân áp, chuyển đổi sự thay đổi điện trở thành tín hiệu điện áp đưa vào bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) của vi điều khiển.

Thuật toán xác định nồng độ khí dựa trên 3 bước toán học:

  • Tính toán điện trở cảm biến ($R_S$): Xác định thông qua điện áp đo được trên điện trở tải $R_L$.
  • Hiệu chuẩn cảm biến trong môi trường không khí sạch ($R_O$): Đo đạc điện trở cảm biến trong điều kiện chuẩn và chuẩn hóa theo hệ số $R_{O_CLEAN_AIR_FACTOR}$ (giá trị chuẩn là 9.83 đối với MQ-2).
  • Quy đổi sang đơn vị nồng độ (ppm): Sử dụng quan hệ logarit tuyến tính hóa giữa tỷ số $R_S/R_O$ và nồng độ khí $x$ (với $x = \log_{10}(\text{ppm})$) theo phương trình đường đặc tính thực nghiệm của từng loại khí (LPG, CO, Smoke).

2. Phương pháp truyền thông dữ liệu

Đồ án áp dụng giao thức truyền thông nối tiếp bất đồng bộ UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) để truyền tải dữ liệu giữa kit Arduino UNO và phần mềm giám sát trên máy tính. Cấu hình khung truyền (UART Frame) bao gồm:

  • Tốc độ Baudrate: 9600 bps (hệ thống hỗ trợ các dải baudrate chuẩn từ 600 đến 115200 bps).
  • Start bit: Mức logic '0' (0V), báo hiệu bắt đầu gói tin (đường truyền ở trạng thái rảnh Idle ở mức '1').
  • Data bits: Gói dữ liệu truyền theo thứ tự từ bit có trọng số thấp nhất (LSB) đến bit có trọng số cao nhất (MSB).
  • Parity bit: Bit kiểm tra tính chẵn/lẻ của dữ liệu (tùy chọn).
  • Stop bits: Mức logic '1' (1 bit hoặc 1.5 bit) để kết thúc khung truyền.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hoàn chỉnh từ kiến trúc phần cứng, mạch điều khiển đến phần mềm nhúng và ứng dụng giao diện máy tính.

1. Lựa chọn phần cứng và thông số kỹ thuật

Hệ thống tích hợp các linh kiện tiêu chuẩn ngành cơ điện tử, bao gồm cảm biến đầu vào, bộ điều khiển trung tâm và cơ cấu chấp hành đầu ra:

Thành phần Linh kiện / Model Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Cảm biến đầu vào MQ-2 (Cảm biến khí bán dẫn MOS) - Điện áp hoạt động ($V_C$): $5\text{V} \pm 0.1\text{V}$ (AC/DC)
- Điện áp sấy ($V_H$): $5\text{V} \pm 0.1\text{V}$
- Điện trở nung ($R_H$): $33\text{k}\Omega \pm 5%$
- Điện trở tải ($R_L$): $10\text{k}\Omega \pm 5%$ (điều chỉnh được)
- Công suất sấy ($P_H$): $\le 800\text{mW}$
- Dải đo: LPG/Propane (200–5000 ppm), Butane (300–5000 ppm), Methane (5000–20000 ppm), H2 (300–5000 ppm), Alcohol (100–2000 ppm)
- Nhiệt độ hoạt động: $-20^\circ\text{C}$ đến $50^\circ\text{C}$
- Độ ẩm hoạt động ($RH$): $\le 95%$		 Thu nhận nồng độ khí gas, khói và CO trong môi trường, chuyển đổi thành tín hiệu điện áp Analog đưa về cổng A0.
Bộ điều khiển trung tâm Kit Arduino UNO R3 (Vi điều khiển ATmega328P) - Xung nhịp: $16\text{ MHz}$
- Điện áp hoạt động: $5\text{V}$ (nguồn khuyên dùng 7–12V)
- Bộ nhớ Flash: $32\text{ KB}$ ($0.5\text{ KB}$ dùng cho bootloader)
- Bộ nhớ SRAM: $2\text{ KB}$, EEPROM: $1\text{ KB}$
- Số chân Digital I/O: 14 chân (trong đó có 6 chân hỗ trợ điều chế xung PWM)
- Số chân Analog: 6 chân (A0–A5)
- Dòng ra cực đại trên mỗi chân I/O: $20\text{ mA}$
- Kích thước: $68.6 \times 53.4\text{ mm}$, khối lượng: $25\text{ g}$		 Xử lý thuật toán đo nồng độ khí, so sánh ngưỡng giới hạn, điều khiển còi/LED, xuất xung điều khiển động cơ bước và truyền thông UART với PC.
Cơ cấu chấp hành Động cơ bước 28BYJ-48 5V + IC đệm ULN2003 - Điện áp hoạt động: $5\text{VDC}$
- Số pha: 4 pha, 5 dây điều khiển (dây Đỏ nối chung nguồn $+5\text{V}$)
- Tỷ số truyền: $1/64$
- Góc bước: $5.625^\circ / 64$ (tương đương 64 bước/vòng rotor)
- Tần số hoạt động: $100\text{ Hz}$
- Điện trở thuần: $50\Omega \pm 7%$ (ở $25^\circ\text{C}$)		 Kéo mở/đóng cửa thông gió hoặc ngắt van khí gas tự động khi phát hiện sự cố rò rỉ.
Thiết bị cảnh báo Còi báo động SFM-27 (Mã LOA09) + LED chỉ thị - Điện áp hoạt động: $3\text{--}24\text{VDC}$
- Dòng điện tiêu thụ: $100\text{ mA}$
- Cường độ âm thanh: $> 90\text{ dB}$ liên tục
- Khối lượng: $8\text{ g}$
- LED xanh (chân 6), LED đỏ (chân 7)		 Phát âm thanh cảnh báo công suất lớn và tín hiệu thị giác khi nồng độ khí vượt ngưỡng an toàn.

Trình tự kích hoạt 4 cuộn dây của động cơ bước 28BYJ-48 theo chiều kim đồng hồ (nửa bước - 8 bước logic) được điều khiển qua IC ULN2003 (mức logic '0' kích dẫn nối đất cuộn dây, mức '1' giữ ở $+5\text{V}$ ngắt cuộn dây):

Dây / Cuộn Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4 Bước 5 Bước 6 Bước 7 Bước 8
Cam 0 0 1 1 1 1 1 0
Vàng 1 0 0 0 1 1 1 1
Hồng 1 1 1 0 0 0 1 1
Xanh dương 1 1 1 1 1 0 0 0
Đỏ (+5V) 1 1 1 1 1 1 1 1

2. Thuật toán điều khiển nhúng trên Arduino

Chương trình nạp cho vi điều khiển Arduino UNO R3 thực hiện các tác vụ theo chu kỳ quét:

  • Đọc tín hiệu cảm biến: Lấy trung bình mẫu tín hiệu tương tự từ chân A0 qua hàm MQRead() với 5 mẫu lấy tín hiệu (khoảng cách giữa các lần đọc là $10\text{ ms}$).
  • Tính toán nồng độ thành phần: Tính toán nồng độ LPG, CO và Smoke qua hàm MQGetGasPercentage() với thông số đặc tính LPGCurve1 = 2.44 và điện trở chuẩn Ro = 10. Tổng nồng độ khí gas được tính bằng tổng: $$\text{gas} = \text{dataSensor1 (LPG)} + \text{dataSensor2 (CO)} + \text{dataSensor3 (Smoke)}$$
  • Xử lý sự cố: So sánh tổng nồng độ với ngưỡng cảnh báo Threshold = 0.19. Nếu $\text{gas} \ge \text{Threshold}$:
    • Bật LED đỏ (chân 7 ở mức HIGH), tắt LED xanh (chân 6 ở mức LOW).
    • Kích hoạt còi báo tần số $5000\text{ Hz}$ trong thời gian $200\text{ ms}$ qua hàm tone().
    • Điều khiển động cơ bước quay mở cửa thông gió với số bước cực đại là 456 bước (tương ứng với góc mở $80^\circ$).
  • Chế độ điều khiển tùy biến: Nhận chuỗi lệnh từ cổng nối tiếp UART qua Serial.readString(), giải mã góc mở người dùng yêu cầu theo công thức quy đổi goc_mo_1 = sign1 * 57 / 10 để dịch chuyển động cơ theo đúng góc đặt.
#include "Stepper.h"
const int so_buoc_tren_1_vong = 2048;
Stepper stepper(so_buoc_tren_1_vong, 8, 10, 9, 11);

#define MQ_PIN (A0)
#define RL_VALUE (5)
#define RO_CLEAN_AIR_FACTOR (9.83)
#define Threshold (0.19)

int redLED = 7;
int greenLED = 6;
int buzzer = 5;
int c1 = 0, c2 = 456;

3. Thiết kế ứng dụng giám sát GUI trên máy tính

Phần mềm điều khiển và hiển thị dữ liệu được xây dựng bằng ngôn ngữ C++/CLI trên nền tảng Windows Forms (Nhóm17::MyForm), tích hợp bộ điều khiển giao diện Bunifu UI:

  • Kết nối truyền thông: Quản lý kết nối tự động với cổng COM (mặc định COM5) và Baudrate (9600 bps) thông qua đối tượng SerialPort1. Có các nút chức năng Kết nối (Button4), Ngắt kết nối (Button5) và Thoát (Button6).
  • Hiển thị trực quan thời gian thực:
    • 3 thanh đo tiến trình tròn (BunifuCircleProgressbar) hiển thị nồng độ độc lập của LPG, CO và Smoke với định dạng 00.00 ppm.
    • Đồng hồ hiển thị góc mở (BunifuGauge) và thanh trượt góc mở (TrackBar1, TrackBar2) hiển thị vị trí góc cửa thông gió từ $0^\circ$ đến $80^\circ$.
    • Đồ thị đường thời gian thực (Chart1) thuộc loại SplineArea gồm 4 chuỗi dữ liệu (Series1 đến Series4), trục thời gian định dạng hh:mm:ss, trục giá trị Y nằm trong thang đo từ 0 đến 0.3. Đồ thị có vạch ngưỡng cảnh báo màu đỏ (HorizontalLineAnnotation) tại mức giới hạn.
    • Khung văn bản hiển thị thông tin thực (TextBox1) ghi nhận lịch sử dữ liệu và nút xóa log (Button8).
  • Chế độ vận hành: Cung cấp tùy chọn điều khiển hai chế độ bằng RadioButton: Tự động (RadioButton1) hoặc Theo ý muốn (RadioButton2).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về hệ thống cơ điện tử

Chương 1 thiết lập cơ sở lý luận về ngành cơ điện tử, phân tích nguồn gốc xuất phát từ định nghĩa của hãng Yaskawa Electric và sự kết hợp của 3 trụ cột: Cơ khí, Điện – Điện tử, Tin học. Chương này liệt kê chi tiết các thành phần cấu thành hệ cơ điện tử (hệ thống cơ khí, điện, máy tính, thông tin, cảm biến, chấp hành và HMI), đồng thời khảo sát các ứng dụng thực tế trong y học, công nghiệp, văn phòng và dân dụng. Trọng tâm của chương là đặt vấn đề về hệ thống đo và cảnh báo khí gas, chỉ rõ cấu tạo gồm 2 phần chính: đầu dò phát hiện khí và thiết bị cảnh báo (chuông, đèn, màn hình, cơ cấu ngắt nguồn khí). Chương 1 khép lại bằng việc xác định 3 mục tiêu trọng tâm của đề tài về phần cứng, phần mềm GUI và bản vẽ sơ đồ điện.

Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện

Chương 2 đi sâu vào cấu tạo và thông số kỹ thuật của từng phần tử phần cứng:

  • Phần tử đầu vào: Phân tích chi tiết cảm biến bán dẫn MQ-2, cấu tạo màng oxit kim loại MOS, nguyên lý biến đổi điện trở $R_S$ theo nồng độ khí và bảng thông số vận hành tiêu chuẩn ($V_C = 5\text{V}$, $P_H \le 800\text{mW}$, thời gian nung $> 24\text{h}$, nồng độ $O_2 \ge 2%$).
  • Phần tử đầu ra: Trình bày động cơ bước 28BYJ-48 (5VDC, 4 pha, tỷ số truyền 1/64, góc bước $5.625^\circ/64$) phối hợp mạch đệm dòng IC ULN2003 theo bảng logic 8 bước; còi báo động SFM-27 công suất âm $> 90\text{dB}$ tại điện áp 3–24V.
  • Bộ điều khiển trung tâm: Phân tích cấu trúc vi điều khiển ATmega328P trên board Arduino UNO R3, chức năng các phân vùng bộ nhớ (32KB Flash, 2KB SRAM, 1KB EEPROM), hệ thống 14 chân Digital I/O và 6 chân Analog.
  • Phương thức giao tiếp: Trình bày chuẩn truyền thông nối tiếp bất đồng bộ UART, cấu trúc khung truyền (Start bit, Data bit 8/9-bit, Parity bit, Stop bit) và các mức Baudrate tiêu chuẩn kết nối máy tính.

Chương 3. Hệ thống điều khiển của hệ thống cơ điện tử

Chương 3 trình bày giải pháp tích hợp và lập trình hệ thống:

  • Sơ đồ mạch điện: Thiết kế cấu trúc đấu nối hoàn chỉnh giữa Arduino UNO R3 với cảm biến MQ-2, động cơ bước qua mạch ULN2003, còi chip SFM-27 và đèn LED trạng thái.
  • Chương trình điều khiển nhúng: Xây dựng thuật toán tính toán điện trở $R_S$, hiệu chuẩn $R_O$ trong không khí sạch (RO_CLEAN_AIR_FACTOR = 9.83), tuyến tính hóa hàm logarit để quy đổi giá trị đo sang ppm, so sánh ngưỡng giới hạn Threshold = 0.19 để kích hoạt còi và điều khiển góc mở cửa thông gió tối đa 456 bước.
  • Giao diện điều khiển GUI: Thiết kế phần mềm trên nền tảng C++/CLI Windows Forms với bộ giao diện Bunifu UI, quản lý cổng COM5 (Baudrate 9600), vẽ đồ thị 4 kênh thời gian thực SplineArea, tích hợp đồng hồ đo góc mở và cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa chế độ vận hành tự động và thủ công.

Kết luận và phương hướng phát triển

Phần kết luận tổng hợp lại toàn bộ kết quả chế tạo mô hình phần cứng và phần mềm giám sát, thảo luận về khả năng hoạt động đồng bộ của hệ thống và đề xuất các phương hướng hoàn thiện hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo hoàn chỉnh mô hình phần cứng: Tích hợp thành công kit vi điều khiển Arduino UNO R3 (ATmega328P 16MHz) với cảm biến khí gas MQ-2, động cơ bước 28BYJ-48 (kèm IC ULN2003), còi báo động SFM-27 ($>90\text{dB}$) và hệ thống đèn LED chỉ thị (LED xanh chân 6, LED đỏ chân 7).
  • Xây dựng thuật toán đo lường và cảnh báo:
    • Lập trình thành công thuật toán đọc và lọc tín hiệu nồng độ khí gas 3 thành phần (LPG, CO, Smoke) từ chân Analog A0.
    • Thiết lập ngưỡng phản ứng an toàn chính xác tại Threshold = 0.19, tự động phát tín hiệu còi $5000\text{ Hz}$ và xoay động cơ bước mở cửa thông gió với dải chuyển động tối đa 456 bước (tương ứng góc mở $80^\circ$).
  • Phát triển phần mềm GUI giám sát thời gian thực: Xây dựng ứng dụng hoàn chỉnh bằng C++/CLI Windows Forms kết nối máy tính qua cổng COM5 với tốc độ 9600 baud, hiển thị đồ thị nồng độ thời gian thực dạng SplineArea (thang đo trục Y từ 0 đến 0.3) và hỗ trợ điều khiển góc mở cửa thông gió theo 2 chế độ (Tự động / Thủ công qua TrackBar).

2. Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Cung cấp giải pháp cơ điện tử hoàn chỉnh theo cấu trúc mô-đun, tích hợp từ khâu cảm biến thu thập dữ liệu, xử lý tính toán nhúng đến cơ cấu chấp hành cơ khí và phần mềm giám sát trên PC.
  • Thiết kế hệ thống cảnh báo và xử lý rò rỉ khí gas tự động (vừa cảnh báo âm thanh/ánh sáng, vừa điều khiển cơ cấu cửa thông gió) có thể áp dụng trực tiếp cho mô hình an toàn phòng hộ tại các khu vực dân dụng và nhà xưởng công nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên các đặc tính kỹ thuật và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản:

  • Thời gian sấy cảm biến: Cảm biến bán dẫn MQ-2 yêu cầu thời gian sấy chuẩn bị ban đầu trên 24 giờ để đạt độ ổn định và độ nhạy tối ưu; đồng thời cần điều kiện nồng độ Oxy môi trường tối thiểu đạt $2%$ (tiêu chuẩn $21%$).
  • Yêu cầu hiệu chuẩn định kỳ: Đầu dò khí bán dẫn bắt buộc phải được hiệu chỉnh độ nhạy lần đầu sau khi lắp đặt và thực hiện hiệu chuẩn định kỳ theo chu kỳ để triệt tiêu sai số trôi dạt (drift).
  • Hướng mở rộng: Hoàn thiện các bản vẽ kết xuất sơ đồ mạch điện chi tiết, tối ưu hóa các hàm thuật toán quy đổi đặc tính nồng độ cho nhiều loại khí chuyên biệt khác (như Acetylene $C_2H_2$) và nâng cấp giao tiếp điều khiển từ xa.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Điện - Điện tử: Tham khảo phương pháp tích hợp một hệ thống cơ điện tử từ phần cứng (Arduino, cảm biến MOS, động cơ bước qua IC đệm dòng) đến phần mềm điều khiển.
  • Kỹ sư và người nghiên cứu hệ thống nhúng: Tham khảo mã nguồn lập trình vi điều khiển Arduino xử lý cảm biến dòng MQ kết hợp điều khiển góc bước, cùng kiến trúc lập trình giao diện giám sát Windows Forms C++/CLI kết hợp thư viện Bunifu UI và đồ thị MSChart thời gian thực.
  • Người thực hiện các đề tài an toàn công nghiệp và dân dụng: Tham khảo mô hình phát hiện rò rỉ khí gas và cơ chế đóng cắt van tự động/thông gió cưỡng bức.

Câu hỏi thường gặp

1. Cảm biến MQ-2 trong hệ thống hoạt động theo nguyên lý nào và đo được những loại khí gì?

Cảm biến MQ-2 là cảm biến khí bán dẫn oxit kim loại (MOS). Khi có sự hiện diện của khí ngoài không khí, điện trở của chất bán dẫn thay đổi làm thay đổi điện áp phân áp trên điện trở tải $R_L$. Cảm biến hoạt động ở điện áp $5\text{V}$, công suất sấy $\le 800\text{mW}$ và có thể phát hiện các loại khí: LPG, Propane (200–5000 ppm), Butane (300–5000 ppm), Methane (5000–20000 ppm), $H_2$ (300–5000 ppm), Alcohol (100–2000 ppm), CO và Khói.

2. Động cơ bước 28BYJ-48 được điều khiển như thế nào để đóng/mở cửa thông gió?

Động cơ bước 28BYJ-48 là loại động cơ 5VDC, 4 pha, 5 dây, tỷ số truyền 1/64, góc bước $5.625^\circ / 64$. Động cơ được ghép nối qua mạch đệm IC ULN2003. Dây Đỏ cấp nguồn $+5\text{V}$ liên tục, 4 dây còn lại (Cam, Vàng, Hồng, Xanh dương) được vi điều khiển kéo xuống đất (mức logic '0') theo chuỗi 8 bước để quay rotor. Khi nồng độ khí vượt ngưỡng, động cơ quay tối đa 456 bước để mở góc $80^\circ$.

3. Ngưỡng cảnh báo rò rỉ khí gas được thiết lập trong chương trình nhúng là bao nhiêu?

Trong mã nguồn Arduino, ngưỡng cảnh báo tổng nồng độ khí gas được đặt tại biến Threshold = 0.19. Khi tổng giá trị đo của LPG, CO và Smoke vượt quá 0.19, hệ thống sẽ kích hoạt LED đỏ sáng, LED xanh tắt, phát còi báo động SFM-27 ở tần số $5000\text{ Hz}$ và xoay động cơ mở cửa thông gió.

4. Giao diện máy tính (GUI) được lập trình bằng công nghệ gì và cung cấp các chức năng giám sát nào?

Giao diện GUI được xây dựng bằng ngôn ngữ C++/CLI trên nền tảng Windows Forms (Nhóm17::MyForm) kết hợp bộ công cụ Bunifu UI. Phần mềm cung cấp các chức năng: chọn cổng COM và Baudrate (mặc định COM5, 9600 bps), 3 thanh đo tròn hiển thị nồng độ LPG, CO, Smoke dạng ppm, đồng hồ đo góc mở cửa thông gió ($0\text{--}80^\circ$), đồ thị dữ liệu thời gian thực dạng SplineArea và tùy chọn 2 chế độ điều khiển: Tự động hoặc Theo ý muốn.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chức Năng và Nhiệm Vụ của Hệ Thống - Hệ thống đo và cảnh báo khí gas" của Nhóm 17 đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế hệ thống cơ điện tử cảnh báo rò rỉ khí độc và khí cháy. Bằng sự kết hợp chặt chẽ giữa cảm biến khí bán dẫn MQ-2, vi điều khiển Arduino UNO R3, cơ cấu chấp hành động cơ bước 28BYJ-48 và ứng dụng giám sát thời gian thực C++/CLI Windows Forms, đề tài đã hiện thực hóa thành công mô hình giám sát an toàn tự động hóa. Công trình thể hiện tính ứng dụng kỹ thuật cao, đáp ứng đúng các nguyên lý tích hợp đa ngành của lĩnh vực Cơ điện tử hiện đại.