I. Thiết kế máy đo thân nhiệt Tổng quan và mục tiêu
Đề tài Thiết kế và thi công máy đo thân nhiệt tự động không tiếp xúc tại HCMUTE hướng đến giải quyết nhu cầu cấp thiết về kiểm soát nhiệt độ trong bối cảnh đại dịch. Máy đo thân nhiệt tự động không tiếp xúc được thiết kế để đo nhiệt độ cơ thể từ xa, giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp, hạn chế lây lan dịch bệnh. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống đo thân nhiệt tự động, chính xác, hiển thị kết quả trên led 7 đoạn, app Blynk, và phát cảnh báo bằng âm thanh. Hệ thống còn có khả năng chụp ảnh người có nhiệt độ cao và gửi thông tin đến người quản lý. Công trình này ứng dụng các kỹ thuật điện tử, kỹ thuật điều khiển, và ứng dụng IoT trong y tế. Thiết kế máy đo thân nhiệt này đóng góp vào việc phòng chống dịch bệnh hiệu quả, đặc biệt trong các khu vực công cộng đông người.
1.1. Phân tích nhu cầu và giải pháp
Tình hình dịch bệnh phức tạp đòi hỏi giải pháp đo thân nhiệt nhanh chóng, chính xác và an toàn. Máy đo thân nhiệt y tế truyền thống gây ra rủi ro lây nhiễm chéo. Máy đo thân nhiệt không tiếp xúc đáp ứng yêu cầu này bằng cách đo nhiệt độ từ xa thông qua cảm biến hồng ngoại. Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc, cảm biến hồng ngoại đo thân nhiệt, là công nghệ cốt lõi. Hệ thống này cung cấp giải pháp đo thân nhiệt hiệu quả, giúp sàng lọc nhanh chóng những người có nguy cơ nhiễm bệnh. Việc tích hợp ứng dụng IoT đo thân nhiệt cho phép giám sát từ xa, quản lý dữ liệu hiệu quả. Thiết kế máy đo nhiệt độ này giải quyết vấn đề an toàn và hiệu quả trong công tác phòng chống dịch bệnh.
1.2. Lựa chọn công nghệ và linh kiện
Đề tài sử dụng Arduino như bộ điều khiển trung tâm, kết hợp với ESP32 và camera để xử lý hình ảnh và truyền dữ liệu. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại (ví dụ: MLX90614) đo nhiệt độ từ xa. Hệ thống hiển thị kết quả trên led 7 đoạn và app Blynk. Module phát âm thanh đưa ra cảnh báo âm thanh khi phát hiện nhiệt độ bất thường. Phần mềm đo thân nhiệt được viết trên nền tảng Arduino IDE và tích hợp với Blynk. Việc chọn cảm biến hő ngoại đo thân nhiệt phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của hệ thống. Thiết kế mạch điện được tối ưu để đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống.
II. Thiết kế hệ thống và triển khai phần cứng
Thiết kế hệ thống đo thân nhiệt bao gồm các khối chức năng chính: khối thu thập dữ liệu (cảm biến nhiệt độ hồng ngoại), khối xử lý (Arduino Nano, ESP32), khối hiển thị (led 7 đoạn, app Blynk), và khối cảnh báo (loa). Thiết kế phần cứng bao gồm việc thiết kế mạch điện, lựa chọn linh kiện, và thiết kế vỏ máy. Thiết kế mạch điện được mô tả chi tiết trong báo cáo, bao gồm sơ đồ nguyên lý và sơ đồ bố trí linh kiện. Việc thi công hệ thống gồm các bước: lắp ráp mạch, hiệu chỉnh, và kiểm thử. Thiết kế đồ án tốt nghiệp HCMUTE này tập trung vào tính thực tiễn, dễ dàng sản xuất và bảo trì.
2.1. Thiết kế phần cứng và mạch điện
Thiết kế phần cứng bao gồm việc lựa chọn các linh kiện phù hợp như Arduino Nano, ESP32, cảm biến MLX90614, led 7 đoạn, module phát âm thanh, camera. Thiết kế mạch điện đảm bảo sự ổn định và chính xác của hệ thống. Sơ đồ nguyên lý mạch điện được thiết kế để đảm bảo tính hiệu quả và khả năng mở rộng. Bố trí linh kiện trên mạch in được tối ưu để đảm bảo khả năng tản nhiệt và dễ dàng lắp ráp. Thiết kế này tập trung vào việc tối giản chi phí và dễ dàng sản xuất hàng loạt. Kỹ thuật thiết kế điện tử được áp dụng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.
2.2. Quá trình thi công và thử nghiệm
Sau khi hoàn thiện thiết kế mạch điện, tiến hành thi công hệ thống. Quá trình này bao gồm việc lắp ráp các linh kiện lên mạch in, kết nối các module với nhau, và kiểm tra hoạt động của từng khối chức năng. Chạy thử nghiệm hệ thống để kiểm tra độ chính xác, độ nhạy, và độ ổn định của hệ thống. Việc kiểm tra thân nhiệt tự động được thực hiện trong nhiều điều kiện khác nhau để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Kết quả thử nghiệm được ghi lại chi tiết trong báo cáo, bao gồm các thông số kỹ thuật và các lỗi phát hiện. Quá trình này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đề ra. Nghiên cứu khoa học HCMUTE này nhấn mạnh khía cạnh thực tiễn của dự án.
III. Phần mềm và kết quả
Phần mềm đo thân nhiệt được viết trên nền tảng Arduino IDE. Mã nguồn được tối ưu để đảm bảo hiệu suất hoạt động cao. Ứng dụng Blynk được sử dụng để hiển thị dữ liệu và điều khiển từ xa. Giao diện người dùng được thiết kế thân thiện, dễ sử dụng. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, chính xác, và đáp ứng yêu cầu đề ra. Độ chính xác của hệ thống được đánh giá cao. Đề tài tốt nghiệp HCMUTE này đạt được các mục tiêu đề ra.
3.1. Phát triển phần mềm và giao diện người dùng
Phần mềm điều khiển được lập trình trên môi trường Arduino IDE. Các thuật toán xử lý dữ liệu được tối ưu để đảm bảo độ chính xác và tốc độ phản hồi nhanh. Giao diện người dùng trên app Blynk được thiết kế trực quan, dễ hiểu, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý dữ liệu. Phần mềm này được tích hợp nhiều tính năng, bao gồm cảnh báo nhiệt độ cao, lưu trữ dữ liệu, và gửi thông tin qua mạng. Thiết kế phần mềm này tập trung vào tính dễ sử dụng và khả năng mở rộng. Phát hiện sốt được thực hiện tự động và chính xác.
3.2. Phân tích kết quả và đánh giá
Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và hiệu quả. Hệ thống đo đạt được độ chính xác cao trong điều kiện môi trường khác nhau. Thời gian phản hồi nhanh chóng. Kết quả này chứng minh tính khả thi của thiết kế máy đo thân nhiệt tự động không tiếp xúc. Đánh giá tổng thể cho thấy hệ thống đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đề ra. Công nghệ đo lường được áp dụng hiệu quả. Đề tài này có giá trị thực tiễn cao, có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
