Đề Cương Chi Tiết Khóa Luận Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Lọc Không Khí | Khóa luận tốt nghiệp | Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 32573545
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY LỌC KHÔNG KHÍ STT Nội Dung Thời gian 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Bố cục đề tài 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Giải pháp kỹ thuật 3
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Yêu cầu hệ thống 3.2 Đặc tả hệ thống
3.3 Sơ đồ khối hệ thống
3.4 Sơ đồ chi tiết hệ thống 4
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
4.1 Kết quả mạch điện sau khi thi công
4.2 Kết quả thiết kế thực tế 5
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết Luận 5.2 Hướng Phát Triển 6
CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 7 Danh Mục Hình Danh Mục Bảng Các Từ Viết Tắt
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu
Hiện nay, ô nhiễm không khí đang là vấn đề nhức nhối, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và
chất lượng cuộc sống. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), 7 triệu người chết mỗi năm do hít phải
không khí ô nhiễm. Tại Việt Nam, ô nhiễm không khí cũng đang ở mức báo động, đặc biệt là tại các
thành phố lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh.
Theo số liệu của Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, trong năm 2023, chỉ số chất lượng không khí
(AQI) trung bình năm của thành phố ở mức kém (AQI từ 101 - 200). Trong đó, có 254 ngày chất lượng
không khí ở mức xấu, nguy hại cho sức khỏe; 101 ngày ở mức trung bình và chỉ 10 ngày ở mức tốt.
Tình trạng ô nhiễm không khí không chỉ bó hẹp ở Hà Nội mà còn là vấn đề chung của cả nước. Theo
WHO, Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi ô nhiễm không khí, với
tỷ lệ tử vong do hít phải không khí ô nhiễm cao hơn nhiều so với mức trung bình toàn cầu. Các thành lOMoAR cPSD| 32573545
phố lớn như TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng cũng thường xuyên chìm trong sương khói, gây ra
nhiều hệ lụy về sức khỏe và kinh tế.
Trước tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng nghiêm trọng, máy lọc không khí trở thành một giải pháp
hữu hiệu giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà, bảo vệ sức khỏe cho gia đình bạn. Máy lọc
không khí hoạt động dựa trên nguyên tắc hút không khí ô nhiễm vào, sau đó lọc qua các màng lọc
chuyên dụng để loại bỏ bụi mịn PM2.5, PM10, các chất gây dị ứng, vi khuẩn, virus và các chất độc hại
khác. Sau khi được lọc sạch, không khí sẽ được trả lại môi trường, giúp mang lại bầu không khí trong
lành và an toàn cho sức khỏe.
Dựa trên tương quan và học hỏi từ các hướng nghiên cứu đã thực hiện trong thực tế, đề tài của chúng tôi
sẽ tiếp tục phát triển và được tích hợp thêm hệ thông IOT, mang đến những ưu điểm vượt trội so với các
loại máy lọc thông thường. Máy có thể theo dõi và hiển thị chất lượng không khí trong nhà theo thời
gian thực, giúp bạn nắm bắt được tình trạng ô nhiễm và điều chỉnh chế độ lọc phù hợp. Bạn có thể điều
khiển máy lọc không khí từ xa thông qua ứng dụng di động, dù bạn đang ở bất kỳ đâu.
Máy lọc không khí của chúng tôi có 3 chế độ hoạt động: -
Chế độ tự động: Máy tự động điều chỉnh tốc độ quạt và chế độ lọc phù hợp với chất lượng không khí trong nhà. -
Chế độ thủ công: Bạn có thể tự điều chỉnh tốc độ quạt và chế độ lọc theo nhu cầu của mình. -
Chế độ ban đêm: Máy hoạt động với tiếng ồn thấp, giúp bạn có giấc ngủ ngon hơn.
Ứng dụng di động cho phép bạn thực hiện các chức năng sau: -
Bật/tắt máy lọc không khí. -
Chọn chế độ hoạt động. -
Điều chỉnh tốc độ quạt. - Hẹn giờ. -
Xem lịch sử hoạt động. -
Theo dõi chất lượng không khí trong nhà.
1.2.Mục tiêu nghiên cứu
Dựa trên những tính năng nổi bật của máy lọc không khí, đồ án tốt nghiệp này đặt ra các mục tiêu nghiên cứu sau:
Nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển tự động máy lọc không khí dựa trên hệ thống IOT. Hệ thống sẽ có khả năng: -
Thu thập dữ liệu về chất lượng không khí trong nhà thông qua các cảm biến được tích hợp sẵn trong máy lọc không khí. -
Điều khiển thủ công: người dùng có thể điều khiển trực tiếp các chức năng của máy lọc không
khí như bật/tắt, chế độ lọc, tốc độ quạt, hẹn giờ,... thông qua ứng dụng di động hoặc bảng điều
khiển tích hợp trên máy. -
Điều khiển tự động: phân tích dữ liệu thu thập được bằng các thuật toán học máy để xác định
chất lượng không khí hiện tại và điều khiển tự động máy lọc không khí dựa trên dữ liệu thu thập
được. Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh chế độ lọc, tốc độ quạt và các thông số khác để đảm bảo
chất lượng không khí trong nhà luôn ở mức tốt nhất.
Nâng cao hiệu quả sử dụng máy lọc không khí. Hệ thống điều khiển tự động và thủ công sẽ giúp: - Tiết kiệm điện năng:
o Hệ thống sẽ chỉ hoạt động khi cần thiết, giúp giảm thiểu tiêu thụ điện năng.
o Người dùng có thể điều chỉnh chế độ lọc phù hợp với nhu cầu sử dụng, giúp tiết kiệm điện năng. -
Tăng hiệu quả lọc bụi mịn và các chất ô nhiễm khác:
o Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh chế độ lọc phù hợp với chất lượng không khí, giúp tăng
hiệu quả lọc bụi mịn và các chất ô nhiễm khác. lOMoAR cPSD| 32573545
o Người dùng có thể lựa chọn chế độ lọc phù hợp với nhu cầu sử dụng, giúp tăng hiệu
quả lọc bụi mịn và các chất ô nhiễm khác. Mang đến trải nghiệm tốt nhất cho người dùng - Dễ dàng sử dụng:
o Người dùng có thể điều khiển máy lọc không khí thông qua ứng dụng di động hoặc
bảng điều khiển tích hợp trên máy một cách dễ dàng và tiện lợi. -
Theo dõi chất lượng không khí trong nhà:
o Hệ thống sẽ cung cấp thông tin về chất lượng không khí trong nhà theo thời gian thực,
giúp người dùng nắm bắt được tình trạng ô nhiễm và điều chỉnh chế độ lọc phù hợp. - An tâm sử dụng:
o Hệ thống sẽ tự động cảnh báo người dùng khi chất lượng không khí trong nhà ở mức
nguy hại, giúp người dùng có biện pháp bảo vệ sức khỏe kịp thời. - Linh hoạt:
o Người dùng có thể lựa chọn chế độ điều khiển phù hợp với nhu cầu sử dụng, tự động hoặc thủ công.
1.3.Phạm vi nghiên cứu
Đề tài có phạm vi nghiên cứu bao gồm: -
Thu thập dữ liệu từ các cảm biến trên máy lọc không khí:
o Bụi mịn (PM2.5), bụi mịn (PM10), CO2, VOCs,...
o Nhiệt độ, độ ẩm (SHT31). -
Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh chế độ lọc, tốc độ quạt dựa trên dữ liệu phân tích:
o Lọc bụi mịn, khử mùi, diệt khuẩn o Tạo ion âm, cân bằng độ ẩm
o Tối ưu hóa hiệu quả lọc và tiết kiệm năng lượng -
Thiết kế và phát triển hệ thống điều khiển thủ công:
o Người dùng có thể điều khiển trực tiếp các chức năng của máy lọc không khí thông qua
bảng điều khiển trên máy.
o Người dùng có thể điều khiển các chức năng của máy lọc không khí thông qua ứng dụng di động:
Thiết kế giao diện ứng dụng di động thân thiện, dễ sử dụng.
Ứng dụng di động tương thích với các hệ điều hành iOS và Android.
Bảo mật thông tin người dùng.
1.4.Bố cục đề tài -
Chương 1: Tổng quan – trình bày xu hướng công nghệ hiện nay, hướng nghiên cứu đề tài, mục
tiêu của đề tài và các giới hạn trong quá trình thực hiện. -
Chương 2: Cơ sở lí thuyết – Trình bày các kiến thức lý thuyết liên quan đến đề tài và các giải
pháp kĩ thuật về máy lọc không khí. -
Chương 3: Thiết kế hệ thống - thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống, chi tiết từng khối trong sơ đồ,
cách hoạt động của hệ thống. -
Chương 4: Kết quả - Trình bày kết quả thu được của mạch điện hệ thống sau khi thi công và kết
quả thiết kế thực tế. -
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển - rút ra kết luận cho đề tài, nêu ra những đóng góp của
đề tài, đề xuất hướng phát triển của đề tài trong tương lai. -
Chương 6: Tài liệu tham khảo – Trích dẫn các nguồn tài liệu đã tham khảo. -
Chương 7: trình bày các danh mục bảng, danh mục hình và các từ viết tắt. lOMoAR cPSD| 32573545
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 . Chuẩn giao tiếp I2C
2.1.1 . Giới thiệu về chuẩn giao tiếp I2C
Chuẩn giao tiếp I2C được phát triển bởi Philips Semiconductors, là một chuẩn giao tiếp được sử
dụng để truyền nhận dữ liệu giữa các IC với nhau.
Chuẩn giao tiếp I2C chỉ sử dụng hai dây để truyền dữ liệu: SDA (Serial Data) là đường truyền cho
thiết bị chủ và thiết bị tớ để gửi hoặc nhận dữ liệu và SCL (Serial Clock) là đường mang tín hiệu xung
nhịp. Các bit dữ liệu sẽ được truyền từng bit một dọc theo một đường duy nhất (SDA) theo các khoảng
thời gian đều đặn được thiết lập bởi tín hiệu xung nhip (SCL). Giao tiếp I2C bao gồm quá trình truyền
nhận dữ liệu giữa các thiết bị chủ tớ. I2C có thể kết nối nhiều thiết bị tớ với một thiết bị chủ duy nhất
hoặc có thể có nhiều thiết bị chủ điều khiển một hoặc nhiều thiết bị tớ.
Thiết bị chủ thường là vi điều khiển, có nhiệm vụ điều khiển đường tín hiệu SCL và gửi nhận dữ
liệu hay lệnh thông qua đường SDA đến các thiết bị khác. Các thiết bị nhận các dữ liệu lệnh và tín hiệu
từ thiết bị chủ được gọi là các thiết bị tớ. Các thiết bị tớ thường là các IC hay thậm chí là vi điều khiển.
2.1.2 . Phương thức hoạt động
Đối với chuẩn giao tiếp I2C, dữ liệu được truyền trong các tin nhắn. Tin nhắn được chia thành các
khung dữ liệu. Mỗi tin nhắn có một khung địa chỉ chứa địa chỉ nhị phân của thiết bị tớ và một hoặc
nhiều khung dữ liệu chứa dữ liệu đang được truyền. Tin nhắn cũng bao gồm điều kiện khởi động và
điều kiện dừng, các bit đọc ghi và các bit ACK / NACK giữa mỗi khung dữ liệu.
Điều kiện khởi động: đường SDA chuyển từ mức điện áp cao xuống mức điện áp thấp trước khi
đường SCL chuyển từ mức cao xuống mức thấp.
Điều kiện dừng: đường SDA chuyển từ mức điện áp thấp sang mức điện áp cao sau khi đường SCL
chuyển từ mức thấp lên mức cao.
Bit địa chỉ: thông thường quá trình truyền nhận sẽ diễn ra với rất nhiều thiết bị, IC với nhau nên để
phân biệt thì các thiết bị này sẽ được gắn một địa chỉ vật lý 7 bit cố định.
Bit đọc ghi: dùng để xác định quá trình là truyền hay nhận dữ liệu từ thiết bị chủ. Nếu thiết bị chủ
gửi dữ liệu đi thì bit này bằng ‘0’ và ngược lại nếu thiết bị chủ nhận dữ liệu thì bit này bằng ‘1’.
Bit ACK: dùng để so sánh bit địa chỉ vật lý của thiết bị so với địa chỉ được gửi tới. Nếu địa chỉ trùng
nhau thì thiết bị tớ sẽ đặt bit này bằng ‘0’ và ngược lại bit này sẽ bằng ‘1’ nếu địa chỉ khác nhau.
Bit dữ liệu: gồm 8 bit và được thiết lập bởi thiết bị gửi truyền đến thiết bị nhận. Sau khi các bit này
được gửi đi, lập tức 1 bit ACK được gửi ngay theo sau để xác nhận rằng thiết bị nhận đã nhận được dữ
liệu thành công hay chưa. Nếu nhận thành công thì bit ACK được đặt bằng ‘0’ và ngược lại sẽ bằng ‘1’.
Hình 2.1: Phương thức hoạt động của chuẩn giao tiếp I2C
Khi bắt đầu quá trình truyền dữ liệu, thiết bị chủ sẽ gửi đi 1 tín hiệu bắt đầu bằng cách kéo lần lượt
các đường SDA, SCL từ mức cao xuống mức thấp. Tiếp theo đó, thiết bị chủ sẽ gửi đi 7 bit địa chỉ tới lOMoAR cPSD| 32573545
các thiết bị tớ. Thiết bị tớ sẽ so sánh địa chỉ vừa được gửi tới. Nếu trùng khớp, thiết bị tớ sẽ xác nhận
bằng cách kéo đường SDA xuống mức thấp và đặt bit ACK bằng ‘0’. Nếu không trùng khớp, SDA và bit
ACK đều mặc định bằng ‘1’. Thiết bị chủ sẽ gửi hoặc nhận khung bit dữ liệu bằng cách gửi bit đọc ghi.
Nếu thiết bị chủ gửi đến thiết bị tớ thì bit đọc ghi sẽ có giá trị là ‘0’ và ngược lại bit này sẽ có giá trị là
‘1’ nếu thiết bị chủ nhận dữ liệu. Nếu như khung dữ liệu đã được truyền đi thành công, bit ACK sẽ
được đặt là ‘0’ để báo hiệu cho thiết bị chủ tiếp tục. Sau khi tất cả dữ liệu đã được gửi đến thiết bị tớ
thành công, thiết bị chủ sẽ phát 1 tín hiệu dừng để báo cho các thiết bị tớ biết quá trình truyền đã kết
thúc bằng cách chuyển lần lượt SCL, SDA từ mức thấp lên mức cao. 2.2 Màng lọc HEPA
2.2.1 Màng lọc HEPA là gì?
Màng lọc HEPA (viết tắt của High Efficiency Particulate Air) là một loại màng lọc khí có hiệu quả cao
trong việc loại bỏ các hạt bụi bẩn có kích thước siêu nhỏ từ không khí. 2.2.2 Cấu tạo
Màng lọc HEPA được cấu tạo bởi một lớp lưới dày đặc gồm các sợi thủy tinh có đường kính rất nhỏ
(khoảng 0,5 - 2 micromet) được đan xen vào nhau một cách ngẫu nhiên. Lớp lưới này tạo thành một
rào cản hiệu quả để ngăn chặn các hạt bụi bẩn đi qua.
2.2.3 Nguyên lý hoạt động
Khi không khí đi qua màng lọc HEPA, các hạt bụi bẩn sẽ bị giữ lại bởi các sợi thủy tinh do: -
Lọc theo kích thước: Các hạt bụi bẩn có kích thước lớn hơn 0,3 micromet sẽ bị giữ lại bởi các sợi thủy tinh. -
Lọc theo cơ chế va chạm: Các hạt bụi bẩn nhỏ hơn 0,3 micromet có thể di chuyển theo đường
zic zac do va chạm với các sợi thủy tinh và bị giữ lại.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG lOMoAR cPSD| 32573545 3.1Yêu cầu hệ thống 3.2Đặc tả hệ thống
3.3 Sơ đồ khối hệ thống
3.4 Sơ đồ chi tiết hệ thống
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ lOMoAR cPSD| 32573545
4.1Kết quả mạch điện sau khi thi công
4.2Kết quả thiết kế thực tế lOMoAR cPSD| 32573545
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 2.2 Kết Luận
2.3 Hướng Phát Triển