I. Giới thiệu Mô hình Phát hiện Nồng độ Cồn tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình phát hiện nồng độ cồn" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc xây dựng một hệ thống phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở, sử dụng công nghệ hiện đại và dễ dàng tích hợp. Mô hình phát hiện nồng độ cồn này nhằm giải quyết vấn đề an toàn giao thông liên quan đến việc sử dụng rượu bia của người điều khiển phương tiện. Đồ án ứng dụng cảm biến đo nồng độ cồn MQ-3, vi điều khiển Arduino Nano, và kết nối không dây Bluetooth để truyền dữ liệu về ứng dụng Android. Đây là một ứng dụng thực tiễn, đóng góp vào việc nâng cao an toàn giao thông.
1.1 Mục tiêu Nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế một mô hình phát hiện nồng độ cồn chính xác, hiệu quả và dễ sử dụng. Hệ thống cần đo được nồng độ cồn trong hơi thở và cung cấp cảnh báo kịp thời. Việc tích hợp Bluetooth cho phép truyền dữ liệu không dây đến điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android. Mô hình phát hiện nồng độ cồn cần có độ tin cậy cao, đáp ứng tốt trong điều kiện thực tế. Các thành phần phần cứng được lựa chọn cần đảm bảo tính nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng và dễ dàng tích hợp vào các thiết bị khác, ví dụ như mũ bảo hiểm. Thiết kế mô hình phát hiện nồng độ cồn cần xem xét đến tính thẩm mỹ, an toàn và dễ sử dụng.
1.2 Phương pháp Nghiên cứu
Đồ án sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Thiết kế mô hình phát hiện nồng độ cồn được thực hiện dựa trên việc nghiên cứu, lựa chọn các linh kiện phù hợp như cảm biến MQ-3, Arduino Nano, module Bluetooth HC-06. Quá trình thi công mô hình phát hiện nồng độ cồn bao gồm thiết kế mạch điện tử, lập trình vi điều khiển, và phát triển ứng dụng Android. Dữ liệu thu thập từ cảm biến đo nồng độ cồn được xử lý trên Arduino Nano và truyền đến ứng dụng Android thông qua Bluetooth. Ứng dụng Android hiển thị kết quả đo và cảnh báo người dùng khi nồng độ cồn vượt quá ngưỡng cho phép. Phát hiện nồng độ cồn bằng sensor là trọng tâm của quá trình nghiên cứu và thử nghiệm. Việc kiểm thử mô hình phát hiện nồng độ cồn được tiến hành để đánh giá hiệu quả và độ chính xác của hệ thống.
II. Thiết kế Mô hình Phát hiện Nồng độ Cồn
Phần này tập trung vào thiết kế mô hình phát hiện nồng độ cồn. Hệ thống gồm ba module chính: module cảm biến, module xử lý trung tâm, và module giao tiếp. Module cảm biến sử dụng sensor MQ-3 để đo nồng độ cồn. Module xử lý trung tâm sử dụng Arduino Nano để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển các thiết bị đầu ra. Module giao tiếp sử dụng Bluetooth HC-06 để truyền dữ liệu đến ứng dụng Android. Thiết kế mạch điện tử được thực hiện cẩn thận, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của hệ thống. Lập trình vi điều khiển là một phần quan trọng để xử lý tín hiệu và điều khiển các thiết bị.
2.1 Thiết kế Phần Cứng
Thiết kế mạch điện tử dựa trên sơ đồ khối hệ thống đã được xác định. Việc lựa chọn linh kiện được thực hiện dựa trên các tiêu chí về độ chính xác, khả năng tương thích, giá thành và tính sẵn có. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch được thiết kế chi tiết, bao gồm các thành phần như nguồn điện, vi điều khiển, cảm biến, module Bluetooth, và các thiết bị hiển thị. Thiết kế bo mạch in đảm bảo sự sắp xếp hợp lý các linh kiện, giảm thiểu nhiễu và đảm bảo tính thẩm mỹ. Thi công bo mạch được thực hiện bằng phương pháp in ấn hoặc hàn thủ công. Việc kiểm tra và hiệu chỉnh mạch được tiến hành để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Thiết kế mô hình chú trọng tính nhỏ gọn và khả năng tích hợp dễ dàng vào các thiết bị khác.
2.2 Lập Trình và Phát Triển Phần Mềm
Lập trình vi điều khiển Arduino Nano để xử lý tín hiệu từ cảm biến MQ-3, truyền dữ liệu qua Bluetooth, và điều khiển các thiết bị đầu ra. Thuật toán phát hiện nồng độ cồn được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả. Phát triển ứng dụng Android sử dụng Android Studio để hiển thị dữ liệu nồng độ cồn, cung cấp cảnh báo và lưu trữ lịch sử đo. Giao diện người dùng được thiết kế thân thiện, dễ sử dụng và trực quan. Kiểm thử phần mềm được tiến hành để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hệ thống. Lập trình cho vi điều khiển và ứng dụng Android được viết bằng ngôn ngữ C và Java, tương ứng.
III. Thi công và Kiểm thử Mô hình
Phần này mô tả quá trình thi công mô hình phát hiện nồng độ cồn. Quá trình bao gồm lắp ráp các module, kết nối các thành phần phần cứng, và cài đặt phần mềm. Thi công hệ thống được thực hiện theo đúng thiết kế đã được phê duyệt. Sau khi thi công, hệ thống được kiểm thử kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động đúng chức năng và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Các kết quả kiểm thử được ghi nhận và phân tích.
3.1 Quá trình Thi công
Quá trình thi công bao gồm các bước: lắp ráp mạch điện tử, kết nối các module, cài đặt phần mềm trên Arduino Nano và điện thoại thông minh. Lắp ráp và kiểm tra từng module riêng biệt trước khi tích hợp vào hệ thống tổng thể. Đóng gói và thi công mô hình hoàn chỉnh, đảm bảo tính thẩm mỹ và khả năng bảo vệ các linh kiện bên trong. Việc kiểm tra hoạt động hệ thống sau khi lắp ráp, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Mô hình phát hiện nồng độ cồn HCMUTE được hoàn thiện sau khi tất cả các bước thi công được thực hiện đúng quy trình.
3.2 Kết quả Kiểm thử và Đánh giá
Kết quả kiểm thử cho thấy mô hình phát hiện nồng độ cồn hoạt động chính xác trong phạm vi cho phép. Độ chính xác của hệ thống được đánh giá dựa trên so sánh kết quả đo với các thiết bị đo chuẩn. Kiểm thử mô hình bao gồm các bài kiểm tra về độ chính xác, độ ổn định, thời gian đáp ứng và khả năng chống nhiễu. Các kết quả kiểm tra cho thấy hệ thống đạt được độ chính xác cao, hoạt động ổn định và đáp ứng nhanh. Báo cáo mô hình phát hiện nồng độ cồn tóm tắt các kết quả kiểm thử và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Ứng dụng phát hiện nồng độ cồn cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế trong việc đảm bảo an toàn giao thông.
IV. Kết luận và Hướng Phát triển
Đồ án đã thành công trong việc phát triển mô hình phát hiện nồng độ cồn. Hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu về độ chính xác. Mô hình phát hiện nồng độ cồn giárẻ và dễ sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai. Phát triển mô hình phát hiện nồng độ cồn cần được tiếp tục để nâng cao hiệu quả và mở rộng khả năng ứng dụng.
4.1 Kết luận
Đồ án đã hoàn thành mục tiêu đề ra. Mô hình phát hiện nồng độ cồn hoạt động hiệu quả. Hệ thống đã được kiểm thử và đánh giá đạt yêu cầu. Nghiên cứu phát hiện nồng độ cồn đã tạo ra sản phẩm có giá trị thực tiễn. Dự án phát hiện nồng độ cồn HCMUTE thành công tốt đẹp. Mô hình phát hiện nồng độ cồn chính xác đạt được.
4.2 Hướng Phát triển
Nâng cao độ chính xác của hệ thống. Mở rộng phạm vi đo nồng độ cồn. Tích hợp thêm các tính năng khác. Phát triển ứng dụng trên nhiều hệ điều hành. Tối ưu hóa thiết kế về kích thước và giá thành. Phát triển mô hình phát hiện nồng độ cồn hiệu quả là mục tiêu chính. An toàn giao thông và nồng độ cồn vẫn là vấn đề cần được quan tâm.
