Thiết kế nôi thông minh tại HCMUTE

LỜI CAM KẾT

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

1.7. Kết cấu luận văn

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Phần cơ khí

2.2. Cơ sở lý thuyết cơ cấu cam

2.3. Dao động tắt dần

2.4. Tính công suất động cơ

2.5. Lý thuyết điều khiển

2.6. Tổng quan về họ vi điều khiển PIC

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ

3.1. Yêu cầu kỹ thuật cơ khí của nôi thông minh

3.2. Tổng quan thiết kế phần cơ khí

3.3. Cơ cấu truyền động chính cho nôi

3.4. Cơ cấu thay đổi chế độ lắc

3.5. Các chi tiết chính của phần cơ khí

3.6. Chi tiết lắp ghép cơ khí

3.7. Lắp ghép giá treo

3.8. Lắp ghép cơ cấu cam và động cơ

3.9. Lắp ghép thân nôi và giá treo

3.10. Lắp khung nôi và thân nôi

3.11. Tính toán phần cơ khí

3.12. Biên độ dao động

3.13. Tính toán ứng lực, chuyển vị của nôi

3.14. Tính toán chọn động cơ

3.15. Động cơ quay máy quạt

3.16. Động cơ quay đồ chơi

4. CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN

4.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN

4.2. Sơ đồ khối hệ thống

4.3. Các thiết bị điện công suất

4.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.5. PIC 16F887A và các tính năng cơ bản

4.6. Khối ADC module

4.7. Khối CCP-chức năng điều chế xung PWM

4.8. Khối truyền nhận dữ liệu nối tiếp UART Module

4.9. Tập lệnh AT điều khiển module SIM-900A

4.10. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

4.11. Yêu cầu kỹ thuật

4.12. Sơ đồ khối hệ thống

4.13. Hệ thống nút nhấn

4.14. Hệ thống cảm biến

4.15. Khối hiển thị led 7 thanh

4.16. Các module được sử dụng

4.17. Module điều khiển động cơ L298

4.18. Module phát nhạc MP3

4.19. THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

4.20. Khối tín hiệu vào

4.21. Khối điều công suất điều khiển các động cơ DC

4.22. Khối hiển thị LED 7 thanh

4.23. Khối thông báo dùng LED đơn và loa

4.24. Khối kết nối ngoại vi

4.25. Mô phỏng hệ thống

4.26. Lưu đồ giải thuật hệ thống

4.27. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH VÀ BIÊN DỊCH

4.28. Phần mềm lập trình, biên dịch cho vi điều khiển

4.29. KIT nạp cho dòng vi điều khiển PIC

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Kết quả đạt được

5.2. Hạn chế và cách giải quyết

5.3. Mở rộng và hướng phát triển trong tương lai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về đề tài Thiết kế nôi thông minh tại HCMUTE

Đề tài tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo nôi thông minh" của sinh viên HCMUTE, Phạm Quốc Thành (MSSV: 12146171) và Nguyễn Hữu Thiện (MSSV: 12146181), thuộc ngành Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử, tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một sản phẩm nôi thông minh đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Đề tài hướng đến giải pháp hỗ trợ chăm sóc trẻ em, mang lại giấc ngủ ngon và sự phát triển toàn diện cho trẻ. Đây là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao, ứng dụng kiến thức thiết kế sản phẩm trẻ em và thiết kế công nghiệp HCMUTE vào một sản phẩm cụ thể. Các tính năng của nôi thông minh bao gồm: ru ngủ tự động, tương tác với trẻ, điều khiển quạt theo nhiệt độ, phát nhạc, và hệ thống thông báo sử dụng module SIM-900A. Đề tài nhấn mạnh vào sự kết hợp hài hòa giữa thiết kế cơ khí, hệ thống điện và điều khiển, đặc biệt là ứng dụng vi điều khiển PIC16F887. Thành công của đề tài thể hiện ở việc tạo ra một sản phẩm nôi thông minh an toàn, hiệu quả và tiện dụng.

1.1 Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài

Nhu cầu về sản phẩm nôi thông minh ngày càng tăng cao. Các loại nôi truyền thống có nhiều hạn chế về tính năng và sự tiện dụng. Đề tài này giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế và chế tạo một sản phẩm nôi thông minh hiện đại, tích hợp nhiều chức năng. Sản phẩm hướng đến việc hỗ trợ cha mẹ trong việc chăm sóc trẻ, tạo điều kiện cho trẻ có giấc ngủ ngon và phát triển toàn diện. Đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho gia đình có trẻ nhỏ. Việc ứng dụng công nghệ vào thiết kế nôi cũng là một hướng đi mới, mang tính đột phá trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm trẻ em. Đề tài cũng giúp sinh viên HCMUTE rèn luyện kỹ năng thực hành, áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, đồng thời đóng góp vào kho tàng kiến thức về thiết kế công nghiệp HCMUTE. Khó khăn chính nằm ở việc cân bằng giữa tính năng, chi phí và độ an toàn của sản phẩm. Các chức năng nôi thông minh cần được tối ưu để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và chế tạo một sản phẩm nôi thông minh đáp ứng các yêu cầu về chất lượng, tính năng và giá cả. Đề tài tập trung vào việc thiết kế cơ khí đảm bảo độ bền, độ cứng vững cao, tính thẩm mỹ và an toàn cho trẻ. Phần điều khiển sử dụng vi điều khiển PIC16F887 để quản lý các chức năng của nôi, bao gồm: ru ngủ tự động, phát nhạc, điều khiển quạt, và hệ thống thông báo. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp và tính toán kỹ thuật là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế cơ khí, thiết kế điện tử, lập trình vi điều khiển, và thử nghiệm sản phẩm. Đề tài cũng đề cập đến các vấn đề về an toàn cho trẻ em, tuân thủ các tiêu chuẩn về an toàn sản phẩm. Sản phẩm nôi thông minh được đánh giá dựa trên hiệu quả hoạt động, sự tiện dụng và tính thẩm mỹ.

II. Phân tích thiết kế nôi thông minh

Phần này tập trung phân tích các khía cạnh chính của thiết kế nôi thông minh, bao gồm thiết kế cơ khí, hệ thống điện và điều khiển. Thiết kế cơ khí tập trung vào việc tạo ra một cấu trúc chắc chắn, an toàn và tiện dụng cho trẻ. Các vật liệu được lựa chọn phải đảm bảo độ bền, khả năng chịu lực và an toàn cho trẻ. Hệ thống điện bao gồm các thành phần điện tử, cảm biến và vi điều khiển. Vi điều khiển PIC16F887 đóng vai trò trung tâm trong việc điều khiển các chức năng của nôi thông minh. Hệ thống điều khiển được thiết kế để dễ sử dụng và có độ tin cậy cao. Các thuật toán điều khiển được lập trình để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của nôi thông minh và đảm bảo sự an toàn cho trẻ.

2.1 Thiết kế cơ khí

Thiết kế cơ khí của nôi thông minh chú trọng đến tính an toàn và sự tiện dụng. Vật liệu được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo độ bền và an toàn cho trẻ nhỏ. Cơ cấu truyền động được thiết kế để tạo ra chuyển động êm ái, không gây tiếng ồn và rung lắc mạnh. Bản vẽ kỹ thuật được thực hiện chi tiết, bao gồm tất cả các chi tiết và kích thước. Quá trình tính toán độ bền và ứng suất được thực hiện để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Các chi tiết được thiết kế để dễ dàng lắp ráp và bảo trì. Thiết kế cơ khí cần phải cân nhắc đến trọng lượng của nôi, độ bền của vật liệu, khả năng chịu lực, và tính thẩm mỹ. Việc sử dụng phần mềm thiết kế CAD (như Solidworks) giúp cho việc thiết kế và mô phỏng trở nên dễ dàng hơn.

2.2 Hệ thống điện và điều khiển

Hệ thống điện và điều khiển của nôi thông minh là phần quan trọng nhất. Vi điều khiển PIC16F887 được sử dụng để điều khiển tất cả các chức năng của nôi. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, và cảm biến âm thanh được tích hợp để thu thập thông tin về môi trường và trạng thái của trẻ. Các module khác như module SIM-900A, module phát nhạc MP3 được sử dụng để thực hiện các chức năng thông báo và giải trí. Phần mềm điều khiển được viết bằng ngôn ngữ C và được tối ưu hóa để hoạt động hiệu quả và ổn định. Việc thiết kế mạch điện phải đảm bảo an toàn điện và sự ổn định của hệ thống. Hệ thống điều khiển cần được thiết kế để dễ sử dụng và có độ tin cậy cao. Các chức năng của nôi thông minh cần được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đưa vào sử dụng.

III. Kết luận và hướng phát triển

Đề tài đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo một sản phẩm nôi thông minh với các chức năng cơ bản. Sản phẩm đáp ứng được các yêu cầu về độ bền, tính năng và an toàn. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai. Việc cải thiện giao diện người dùng và thêm các tính năng mới sẽ làm tăng giá trị và tính cạnh tranh của sản phẩm. Nghiên cứu sâu hơn về thuật toán điều khiển và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng cũng là hướng phát triển quan trọng. Đề tài đóng góp vào việc ứng dụng công nghệ trong thiết kế sản phẩm trẻ em tại HCMUTE. Thiết kế nôi thông minh này có tiềm năng thương mại hóa cao.

Đồ án thiết kế và chế tạo nôi thông minh tại HCMUTE