Báo cáo đề tài khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học, đề tài thiết bị cảnh báo và chặn xe quá tải

ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ CẢNH BÁO VÀ CHẶN XE QUÁ TẢI
MỤC LỤC
1. PHẦN MỞ ĐẦU...........................................................................................
1.1. Lý do chọn đề tài......................................................................................
1.2. Giả thuyết khoa học.................................................................................
1.3. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.............................................................
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................
1.3.2. Yêu cầu...............................................................................................
1.3.3. Phạm vi của đề tài và phương hướng mở rộng...................................
1.4. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu.......................................................
1.4.1. Tiến trình............................................................................................
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................
1.4.3. Thời gian nghiên cứu..........................................................................
2. PHẦN NỘI DUNG........................................................................................
2.1. Lựa chọn phương án................................................................................
2.1.1. Phương pháp tuyên truyền, giáo dục và xử lý theo pháp luật............
2.1.2. Phương pháp sử dụng người giám sát................................................
2.1.3. Phương pháp sử dụng hệ thống camera giám sát...............................
2.1.4. Phương pháp cân xe trước khi đi qua đường, cầu kết hợp với
barie ................................................................................................................
chắn..............................................................................................................
2.2. Phân tích dữ liệu......................................................................................
2.2.1. Xây dựng phương án..........................................................................
2.2.2. Sơ đồ khối (Lưu đồ thuật toán) và sơ đồ ngun lí............................
2.3. Tìm hiểu linh kiện trong thiết bị..............................................................
2.3.1. Đèn cảnh báo......................................................................................
2.3.2. Mạch báo âm thanh............................................................................
2.3.3. Thanh chắn (barie)..............................................................................
2.3.4. Hệ thống cân trọng tải xe.................................................................
2.4. Lắp ráp sản phẩm...................................................................................
2.5. Cài đặt ban đầu.......................................................................................

2.6. Nguyên lý hoạt động..............................................................................
3. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN...............................................
3.1. Lợi ích....................................................................................................
3.2. Khả năng thực hiện................................................................................
3.3. Về khả năng cảnh báo............................................................................
Trang 0


3.4. Về khả năng chặn...................................................................................
3.5. Hướng phát triển của đề tài....................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................
1. PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài

Ý tưởng sáng tạo Thiết bị cảnh báo và chặn xe quá tải khi đi qua
cầu, đường được nảy sinh từ thực tiễn trong hoạt động thường ngày. Hiện
nay xe tải chở hàng hóa ngày càng có tải trọng lớn, thường xuyên có tình
trạng chở khối lượng hàng hóa quá tải cho nên khi đi qua một số cầu hoặc
đường có tải trọng nhỏ do lái xe không chú ý hay cố tình đi qua làm gãy,
sập cầu hoặc hư hỏng đường sá; gây hư hỏng nghiêm trọng kết cấu hạ tầng
giao thông, tiềm ẩn nguy cơ dẫn đến tai nạn, ảnh hưởng đời sống của nhân
dân, gây bức xúc trong dư luận xã hội.
Thực tế, đã có nhiều tai nạn nghiêm trọng do ô tô chở quá tải so với
trọng tải cho phép của cầu, đường tài xế chở quá tải gây tai nạn như:

Trang 1


Đã gây hư hỏng nghiêm trọng cho các đoạn đường này, nhất là các đoạn
đường bê tông vừa được nhà nước và nhân dân cùng làm trong công cuộc

thực hiện nông thôn mới, đô thị văn minh.
Ngày 20/07/2020, Ủy ban An tồn giao thơng quốc gia đã có văn bản đề
nghị Chủ tịch Ủy ban nhân dân, kiêm Trưởng ban an tồn giao thơng tỉnh
Hịa Bình kiểm tra, xác minh và xử lý nghiêm tình trạng xe q tải hồnh
hành ở Hịa Bình. Nên em/chúng em có suy nghĩ phải thiết kế được một
thiết bị có thể cảnh báo và ngăn xe quá tải qua cầu, đường. Giúp góp một
phần nhỏ khắc phục những hư hỏng, bất cập về kết cấu hạ tầng giao thông
bảo đảm người dân đi lại thuận lợi, an tồn; đẩy mạnh cơng tác tun
Trang 2


truyền các quy định của pháp luật về tải trọng xe, thiệt hại do xe quá tải
gây ra.
Nền kinh tế nước ta không ngừng được phát triển, kéo theo sự phát
triển của đa số các ngành nghề, trong đó có ngành giao thông vận tải vận
chuyển hàng hóa từ nơi này đến nới khác. Nói cách khác vận chuyển háng
hóa từ nơi sản xuất tới nơi tiêu dùng. Tuy nhiên xét về cơ sở hạ tầng thì các
con đường của nước ta nhìn chung chưa đảm bảo trong lĩnh vực giao thơng
thơng suốt. Hiện nay, loại hình xe tải ngày càng xuất hiện nhiều, đặc biệt
xe tải có trọng lượng hàng hóa lớn: Oto Xitec, xe kéo rơ moóc, một số xe
tải chở vượt quá trọng tải. Những xe này thường hay chở vượt quá tải trọng
hàng hóa từ 8 đến 20 tấn … Xét về mối quan hệ giữa tải trọng trục xe cơ
giới và chỉ số làm hư hỏng đường bộ và hệ thống cầu các nhà khoa học đã
tình tốn nếu tải trọng trục xe tăng lên từ 8 đến 16 tấn thì mức độ làm hư
hỏng đường bộ, cầu tăng 20 lần.
Những xe này khi lưu thông qua các đoạn đường có cầu tải trọng
yếu, hoặc do lái xe chưa chú ý hoặc cố tình đi qua cầu sẽ làm cầu gãy thậm
chí sập cầu. Việc này ảnh hưởng rất lớn trong giao thông vùng lân cận và
thiệt hại đến kinh tế thậm chí tính mạng của nhân dân.
Ngồi ra cịn gây ra các hệ lụy khác ảnh hưởng tới gia đình các lái xe

do phải đền bù cơ sở vật chất làm kinh tế gia đình sa sút, thậm chí nợ nần
chồng chất khơng có cơ hội trả được.
Theo các kết quả nghiên cứu về cầu đường bộ: Một số cầu xây dựng có
trọng tải nhỏ chưa đáp ứng sự phát triển các dòng xe tải chở hàng tải trọng
lớn. Mặt khác một số lái xe do tham lợi nhuận nên chở hàng trọng tải quá
nhiều so với thiết kế xe.
Nguyên nhân: do trước cầu chưa có thiết bị cảnh báo cho lái xe biết xe đã
chở quá trọng tải quy định của cầu và thiếu thiết bị chặn những lái xe cố
tình vượt qua cầu mặc dù xe đã chở quá trọng tải của cầu.
Dưới đây là một số hình ảnh trong thời gian qua xe quá tải trọng cầu gây
các tai nạn nghiêm trọng:

Trang 3


Xe 30 tấn đi qua cầu trọng tải 15 tấn ở Sập cầu ở Đồng Nai
Lâm Hà - Lâm Đồng sập vào 06/2009
1.2. Giả thuyết khoa học
Cân điện tử là thiết bị cân chính xác khối lượng, vậy có thể sử dụng
cân điện tử để cân trọng tải xe, từ đó đưa ra phương pháp cảnh báo cũng
như ngăn chặn các xe đi vào các đoạn đường, các cây cầu có trọng tải vượt
mức cho phép không?
1.3. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Trước tiên chúng ta phải xác định rõ mục tiêu và yêu cầu của bài
toán
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết bị cảnh báo và chặn xe quá tải khi đi qua cầu, đường được thiết
kế để thực hiện mục tiêu:
Nếu xe có tải trọng ở mức an toàn cho phép của cầu hoặc đường thì
khơng có tín hiệu báo nguy hiểm, xe được phép đi qua.

Khi xe quá tải trọng cho phép của cầu, đường thì thiết bị cảnh báo
bằng đèn, còi và sẽ chặn xe lại bằng cách đóng Barie ngăn không cho xe đi
qua.
Thiết bị hoạt động cảnh báo và bảo vệ tự động không cần người điều
khiển, bảo vệ an toàn trong hệ thống giao thông đường bộ.
Tránh thiệt hại lớn về kinh tế, nhu cầu lưu thông của nhân dân và
những thiệt hại khác do hỏng đường, sập cầu gây ra.
Trang 4


1.3.2. Yêu cầu
- Thiết bị làm việc ổn định, độ chính xác cao.
- Có khả năng đưa vào ứng dụng trong thực tế.

Với thực tế bài toán này chúng ta phải thiết kế 2 thành phần cơ bản:
-Thiết bị cân xe để xác định trọng tải của xe
- Thiết bị cảnh báo, và ngăn chặn
1.3.3. Phạm vi của đề tài và phương hướng mở rộng
Vì kiến thức cịn hạn hẹp, chưa hiểu nhiều về kiến thức lập trình nên
chúng em chỉ thiên về vấn đề cơ khí và phương án thực hiện.
Hướng mở rộng: Sau khi tìm hiểu được nhiều hơn về lập trình, chúng
em sẽ phát triển đề tài này để thiết bị có nhiều tính năng hơn như:
+ Kết hợp với camera quay phim, chụp ảnh lại các xe chở quá tải để gửi
đến các cơ quan chức năng để xử lý.
+ Phân luồng được các phương tiện như xe máy, xe ô tô con, xe tải… để
các xe không quá tải vẫn tiếp tục giao thông được qua đường hoặc cầu nếu
có xe quá tải bị chặn lại.
1.4. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Tiến trình
- Thu thập, phân tích các phương pháp xác định xe quá tải để đưa ra

phương án giải quyết.
- Đưa ra các phương pháp cụ thể, tìm hiểu các phương pháp cân xe để thực
hiện sản phẩm một cách ưu việt, hoạt động ổn định nhất.
- Làm mơ hình sản phẩm
- Thử nghiệm
- Kết luận
- Viết báo cáo
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập số liệu
- Phương pháp lập luận
- Phương pháp thử sai
1.4.3. Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 9/2021 đến tháng 12/2021

Trang 5


2. PHẦN NỘI DUNG
2.1. Lựa chọn phương án
2.1.1. Phương pháp tuyên truyền, giáo dục và xử lý theo pháp luật

Thường xuyên, các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương
kiểm tra, xác minh, làm rõ thông tin theo phản ánh của dư luận; xử lý
nghiêm hành vi vi phạm về tải trọng phương tiện; tập trung kiểm soát, xử
lý tại các tuyến đường nóng về xe vi phạm tải trọng phương tiện, xử lý
ngay tại đầu mối hàng hóa (mỏ vật liệu, chân cơng trình xây dựng, bến
cảng, kho bãi).
Gắn trách nhiệm người đứng đầu lực lượng chức năng và chính
quyền địa phương để xảy ra tình trạng phương tiện chở quá tải tham gia
giao thông trên địa bàn và chịu trách nhiệm trước Chủ tịch Ủy ban nhân

dân tỉnh.
Đồng thời, rà sốt tồn bộ các đơn vị kinh doanh vận tải trên địa bàn,
xử lý nghiêm theo quy định của pháp luật đối với tổ chức, cá nhân có hành
vi vi phạm chở quá tải trọng cho phép, vi phạm về kích thước thùng xe;
khắc phục những hư hỏng, bất cập về kết cấu hạ tầng giao thông bảo đảm
người dân đi lại thuận lợi, an toàn; đẩy mạnh công tác tuyên truyền các quy
định của pháp luật về tải trọng xe, thiệt hại do xe quá tải gây ra.
Tuy nhiên, do ý thức chấp hành của các tài xế, các doanh nghiệp là
chưa tốt nên tình trạng này vẫn khó có thể thực hiện trong ngày một ngày
hai mà cần có một giải pháp cụ thể khác.
2.1.2. Phương pháp sử dụng người giám sát
Hiện nay trên một số địa bàn dân cư, với tình trạng xe quá khổ quá
tải thường xuyên hoạt động gây ra tình trạng hư hỏng nghiêm trọng về cầu
đường; gây mất an toàn cho người dân, nên người dân đã chủ động phân
công các cá nhân cụ thể hoặc yêu cầu các cơ quan chức năng cắt cử người
có trách nhiệm đứng ra giám sát và ngăn không cho các xe này đi qua các
con đường, các cây cầu này. Đây là một giải pháp có tính khả thi hơn
phương pháp trên. Tuy nhiên, với phương pháp cảm tính này rất khó để xác
định dược cụ thể xe nào quá tải, quá tải bao nhiêu; đồng thời không phải
lúc nào cũng giám sát được 24 giờ trong ngày và nhiều lúc gặp sự chống
đối của tài xế, chủ hàng. Nên chúng ta vẫn phải cần một phương pháp khác
tối ưu hơn để thay thế.
2.1.3. Phương pháp sử dụng hệ thống camera giám sát
Sử dụng camera an ninh để giám sát, sau đó nhắc nhở hoặc báo với
cơ quan chức năng để phối hợp răn đe, xử lý trách nhiệm.
Trang 6


Phương pháp này có ưu điểm là ít tốn kém, có bằng chứng rõ ràng,
có thể đánh vào ý thức của người tham gia giao thơng. Tuy nhiên với

camera thì không thể xác định được xe nào quá tải, xe nào không và các lái
xe vẫn chạy qua các tuyến đường, cầu nên vẫn gây hư hỏng. Nên cần tìm
một phương pháp tối ưu hơn.
2.1.4. Phương pháp cân xe trước khi đi qua đường, cầu kết hợp với barie
chắn
Phương pháp này là chúng ta sẽ đặt các cân trọng tải lớn trước các
cầu hoặc đường, sau đó so sánh với trọng tải cho phép của xe đi qua các
cây cầu, đường này. Nếu xe có trọng tải vượt trọng tải cho phép thì barie
được tự động hạ xuống, khơng cho xe đi qua.
Đây là phương pháp có thể xác định chính xác được trọng tải của xe,
là cơ sở quan trọng nhất để đảm bảo an toàn cho các cây cầu, các con
đường. Tránh gây hư hỏng cho các con đường này. Mặt khác các lái xe,
chủ hàng khó có thể chống đối như các phương pháp trên. Đồng thời
phương pháp này có thể hoạt động ổn định và trong thời gian liên tục nên
đảm bảo chặn bất cứ xe quá tải nào ở trong thời gian nào.
Dựa trên các phân tích trên, chúng em quyết định sử dụng phương
pháp cân xe trước khi đi qua đường, cầu kết hợp với barie chắn để thực
hiện đề tài này.
2.2. Phân tích dữ liệu
2.2.1. Xây dựng phương án
Sau khi lựa chọn được phương án tối ưu nhất để giải quyết vấn đề là
sử dụng phương pháp cân trọng tải các xe, sau đó sẽ đưa ra phương pháp
cảnh báo và ngăn chặn cho phù hợp thì bước tiếp theo, chúng em đã thử
nghiệm các phương án cân trọng tải xe cho phù hợp và hoạt động hiệu quả
nhất bằng phương pháp thực nghiệm và thử sai.
- Cách 1 sử dụng cân lò xo (cân bàn)

Trang 7

Chúng em sử dụng 1 cơng tắc hành trình gắn vào dưới đĩa cân và căn chỉnh
sao cho khi đặt vật lên có giá trị bằng giá trị căn chỉnh (ví dụ là 1Kg) thì
cơng tắc hành trình được đóng lại, và hệ thống cảnh báo cũng như hệ thống
ngăn chặn hoạt động. Tuy nhiên, sau khi xem xét lại vấn đề thì chúng em
thấy phương án này tuy hoạt động được trên mơ hình, nhưng khơng có cân
lị xo nào có thể cân giá trị đến đơn vị tấn, nên không khả thi khi áp dụng ở
thực tế.
- Cách 2: Sử dụng cân điện tử (Cảm biến khối lượng)

Sử dụng các cảm biến đo khối lượng (Load Cell) để xác định khối lượng/
trọng tải của xe, từ đó điều khiển các relay đóng mạch điện để phát tín hiệu
cảnh báo và điều khiển barie chặn xe qua cầu, đường.
Hiện trên thị trường có nhiều loại loadcell có thể xác định khối lượng từ
1Kg đến hàng trăm tấn, nên có thể áp dụng phương pháp này để đo khối
lượng xe một cách chính xác nhất. Dựa trên phân tích trên, chúng em quyết
định chọn phương án là sử dụng cân điện tử, vì phương pháp này có thể áp
dụng trên thực tế.
- Phương án cảnh báo: sử dụng âm thanh, ánh sáng để cảnh báo.
Đồng thờ sử dụng màn hình hiển thị trọng tải của xe và hàng để lần sau
các tài xế ước chùng được khối lượng hàng hóa có thể chở trên các đoạn
đường, con cầu đã xác định
- Phương pháp ngăn chặn: sử dụng barie điện để chặn là phương
án tối ưu nhất.
2.2.2. Sơ đồ khối (Lưu đồ thuật tốn) và sơ đồ ngun lí
Qua việc xây dựng phương pháp cụ thể, chúng em hình thành lưu đồ
thuật toán như sau:
Trang 8


Sơ đồ nguyên lí:

Trang 9


2.3. Tìm hiểu linh kiện trong thiết bị

Dựa vào tổng quan nghiên cứu với xây dựng phương án và sơ đồ
thuật tốn cùng với các kiến thức tự tìm hiểu về thiết bị điện, điện tử cũng
như lập trình chúng em đã đưa ra các linh kiện trong thiết bị như sau:
2.3.1. Đèn cảnh báo

Trong lắp ráp thực tế, đèn cảnh báo được dùng là đèn chớp cảnh báo
nguy hiểm, có nhiều kiểu nháy và có thể xoay để cho tài xế dễ dàng nhận
biết, nhất là trong điều kiện ban đêm.

Tuy nhiên, song mơ hình, để cho kích thước mơ hình nhỏ gọn, chúng
em đã chọn đèn chớp LED có nháy.

2.3.2. Mạch báo âm thanh

Trong lắp ráp thực tế, chúng em chọn hệ thống báo âm thanh là còi
hú báo động, loại có tần số cao để âm truyền được đi xa và tạo cảm giác
chói tai để lái xe dễ dàng nghe thấy.

Trang 10


Trong mơ hình, chúng em đang sử dụng loa buzzer làm mạch báo âm thanh

2.3.3. Thanh chắn (barie)

Trên thị trường hiện nay có ba loại barie tự động là
+ Barie tự động cần thẳng: là loại barie được sử dụng phổ biến nhất. Loại
barie này được sử dụng thanh chắn thẳng. Trong q trình vận hình thì
thanh chắn khơng có sự thay đổi. Model này phù hợp với những nơi có
diện tích rộng, thống như khu cơng nghiệp, trung tâm thương mại, khu
chung cư,…
+ Barie tự động cần gập: loại này khi vận hành thì thanh chắn sẽ bị kéo lên
dạng gấp khúc. Do đó, chúng phù hợp với những nơi có diện tích nhỏ, hẹp
như trạm thu phí, tầng hầm bãi giữ xe,…
+ Barie tự động rào chắn: thay vì dùng thanh chắn thẳng, model này lại
dùng hàng rào. Barie này phù hợp với những nơi có yêu cầu an ninh, kiểm
soát cao như doanh trại quân đội, khu đặc kinh tế,… Do đó độ phổ biến
không cao.

Trang 11


Dựa trên những ưu và nhược điểm trên, chúng em lựa chọn sử dụng
Barie tự động cần thẳng trong để chặn xe qua cầu, đường.
Barie tự động cần thẳng có 2 cơ chế điều khiển là dùng động cơ điện
và dùng thủy lực. Vì hệ thống của chúng em là cơ bản dùng điện nên chúng
em chọn cơ chế điều khiển là điện. Khi chưa cấp điện cho động cơ thì barie
được nâng lên, khi đó các xe có thể đi qua cầu, đường. Còn nếu xe quá tải
qua trạm cân thì điện được cấp cho động cơ trong barie, làm cho barie hạ
xuống và xe không đi qua được.

Trong mơ hình, chúng em chế tạo barie dựa trên ngun mẫu các loại
bari e có bán trên thị trường.
2.3.4. Hệ thống cân trọng tải xe

Như đã nói ban đầu, chúng em đang nghiên cứu về lập trình arduino
nên chưa có nhiều kiến thức về mảng này. Nên chúng em đã đi tham khảo
code của một số đề tài thiết kế cân trên mạng, cùng với sự giúp đỡ của giáo
viên tin học trong trường nên đã thiết kế được hệ thống cân với các linh
kiện như sau:

TÊN

HÌNH ẢNH

NGUYÊN LÝ/ CẤU TẠO
Trang 12


THIẾT BỊ
Arduino
nano

Load Cell

Mạch
Chuyển
Đổi ADC
24bit
Loadcell
HX711

Arduino là một nền tảng mã nguồn
mở được sử dụng để xây dựng các

ứng dụng điện tử tương tác với nhau
hoặc với môi trường được thuận lợi
hơn. Arduino giống như một máy
tính nhỏ để người dùng có thể lập
trình và thực hiện các dự án điện tử
mà không cần phải có các công cụ
chuyên biệt để phục vụ việc nạp
code.
Arduino tương tác với thế giới
thông qua các cảm biến điện tử,
đèn, và động cơ.
Arduino gồm:
Phần cứng gồm một board
mạch mã nguồn mở (thường gọi là
vi điều khiển): có thể lập trình
được.
Các phần mềm hỗ trợ phát
triển tích hợp IDE (Integrated
Development Environment) dùng
để soạn thảo, biên dịch code và
nạp chương cho board.
Là loại cảm biến loadcell chuyên
dùng đo chính xác khối lượng,
thường ứng dụng trong làm cân
điện tử.
Cảm biến thường được dùng chung
với module chuyển đổi ADC 24bit
HX711
Mạch chuyển đổi ADC 24bit
Loadcell HX711: Module chuyển

đổi analog sang digital 24-bit.
Đây là mạch đọc giá trị cảm biến
loadcell với độ phân giải 24bit và
chuyển sang giao tiếp 2 dây ( clock
và data ) để gửi dữ liệu cho vi điều
khiển / Arduino
Trang 13


Mạch giảm
áp DC
LM2596

Màn hình
LCD IIC /
I2C 1602
cho
Arduino

Mạch giảm áp DC LM2596 3A nhỏ
gọn có khả năng giảm áp từ 30V
xuống 1.5V mà vẫn đạt hiệu suất
cao (92%). Thích hợp cho các ứng
dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho các
thiết bị như camera, motor, robot,…
Mạch được dùng để hạ xuống điện
áp 5V, cấp cho arduino, HX711,
loadcell
và relay hoạt động
Hiện giờ, thiết bị hiển thị LCD 1602

(Liquid Crystal Display) được dùng
trong rất nhiều các ứng dụng của
VĐK. LCD 1602 có rất nhiều ưu
điểm so với các dạng hiển thị khác
như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng
(kí tự đồ họa, chữ, số); đưa vào
mạch ứng dụng theo nhiều giao thức
giao tiếp khác nhau dễ dàng , tiêu
tốn rất ít tài nguyên hệ thống, giá
thành rẻ,…

Các linh kiện được đấu nối và nạp chương trình và thử nghiệm và đạt được
kết quả như mong đợi.

Trang 14


Hệ thống cân chúng em hiện tại dùng loadcell có thể cân được 2Kg,
có 2 nút cứng để điều khiển: 1 nút dùng để reset bàn cân về 0g sau khi
trang trí trên bàn cân, nút cịn lại dùng để cài đặt khối lượng tối đa để relay
hoạt động, với nút án này chúng em lập trình sao cho mỗi lần ấn thì tăng
thêm 0,2 Kg (200g).
Nguyên lý hoạt động: Khi đặt vật cần cân lên loadcell thì khối lượng của
vật được hiển thị trên màn hình LCD. Nếu khối lượng vật nhỏ hơn giá trị
cài đặt ban đầu thì relay ở trạng thái nghỉ, còn ngược lại, nếu khối lượng
vật cần cân lớn hơn hoặc bằng giá trị cài đặt ban đầu thì relay được kích
hoạt.
2.4. Lắp ráp sản phẩm

Loadcell được đặt trên mặt đường để cân trọng tải xe. Còi báo, đèn

nháy, động cơ điều khiển barie được lắp đặt sau relay.
Một số hình ảnh mơ hình sau khi lắp ráp

Trang 15


+ Hệ thống này thực chất được đặt ở hai đầu của cầu, hoặc hai đầu
đường cần giám sát trọng tải để bảo vệ.
+ Đối với cầu, để đảm bảo chính xác nhất, cần có thiết bị (có dây
hoặc khơng dây) để truyền dữ liệu giữa hai thiết, khi đó cảnh báo và ngăn
chặn tối ưu nhất.
2.5. Cài đặt ban đầu

Sau khi lắp ráp thiết bị vào đoạn đường hoặc cầu cần giám sát thì
chúng ta sẽ cài đặt trọng tải tối đa của xe cho phép qua cầu hoặc đường
Trang 16


bằng cách nhấn nút điều khiển trên thiết bị. Sau đó, thiết bị hoạt động độc
lập, mà không cần đến sự quản lý của con người.
2.6. Nguyên lý hoạt động
Khi khơng có xe lưu thơng thì barie được dựng lên để mở, đèn khơng
nháy cảnh báo và cịi khơng kêu. Khi có xe ơ tơ đến, thì phải đi qua bàn
cân để cân khối lượng.
Chúng ta phân ra ở hai trường hợp, đặt ở cầu và đặt ở đường.
+ Đối với ở đường, khi xe có tổng trọng tải nhỏ hơn trọng tải cho
phép thì hệ thống barie, đèn và cịi khơng hoạt động, xe đi qua bình
thường. Khi tổng trọng tải lớn hơn khối lượng cho phép thì đèn nhấp nháy,
còi kêu báo hiệu xe quá tải và barie chắn lại không cho xe đi qua. Khi đó
xe sẽ quay đầu để di chuyển ngược lại.

+ Đối với cầu, nếu xe có khối lượng nhỏ hơn trọng tải cho phép thì
vẫn hoạt động giống như trường hợp ở trên. nhưng còn có thể xảy ra
trường hợp hai xe cùng lưu thông trên cầu, khi đó tổng khối lượng hai xe
vượt quá tổng trọng tải cho phép nên chúng em lập trình thêm hai trường
hợp sau:
Một là: Đối với 2 xe đi từ hai phía của cầu: Nếu xe từ phía bên này
cầu đi qua, nhưng xe phía ngược lại đi lên bàn cân, mà tổng trọng tải hai xe
nhỏ hơn trọng tải cho phép của cầu thì vẫn đi qua bình thường, cịn nếu
vượt q trọng tải cho phép của cầu thì barie phía xe lên bàn cân sau sẽ
đóng lại, đợi sau một khoảng thời gian (đã được thiết lập sẵn sao cho xe
thứ nhất đã đi qua cầu) sẽ mở barie để xe thứ hai qua cầu.
Hai là: Đối với hai xe đi từ một phía của cầu, nếu xe thứ nhất đủ điều
kiện đi qua cầu, nhưng trong thời gian dự kiến chưa qua cầu mà xe thứ hai
lại tiếp tục nối đuôi sau, nhưng tổng trọng tải hai xe vượt quá trọng tải cho
phép của cầu thì barie cũng đóng lại, đợi xe thứ nhất qua cầu rồi mới mở
barie lên cho xe thứ hai qua.
2.7. Giá thành sản phẩm (tính cho mơ hình)
Stt
1
2
3
4
5
6

Tên linh kiện
Arduino nano
Load Cell + FN611
Còi báo
Đèn báo

Mạch giảm áp
Nguồn 12V

Đơn vị
Cái
Cái
Cái
Cái
Cái
Cái

Số lượng
1
1
1
1
1
1

Trang 17

Giá thành
105.000
88.000
55.000
15.000
15.000
60.000

Thành tiền

105.000
88.000
55.000
15.000
15.000
60.000


7
LCD 1602
8
Động cơ servo
9
Vỏ hộp + gỗ
Tổng tiền

Cái
Cái
Cái

1
1
1

35.000
40.000
65.000

35.000
40.000

65.000
478.000

Giá thành khi ráp thực tế sẽ phụ thuộc vào giá của loadcell cân được khối
lượng hàng chục tấn, cịi báo và chng báo cũng như barie. Nên giá sẽ
cao hơn. Tuy nhiên giá không đến 10 triệu đồng cho thiết bị này.
3. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN
3.1. Lợi ích

Góp phần bảo vệ cơ sở hạ tầng trong đời sống nhân dân.
Giúp ích cho lái xe khơng gây tai nạn nghiêm trọng do xe qua tải làm
sập cầu.
Tránh sự cố tai nạn giao thơng, góp phần bảo vệ an tồn giao
thơng. Lợi ích kinh tế về cho lái xe và nhà nước.
Không cần nguồn nhân lực điều khiển thiết bị.
Giáo dục ý thức cho các tài xế và các bạn trẻ biết về vi phạm khi điều
khiển xe quá tải trọng.
3.2. Khả năng thực hiện

Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, giá thành phù hợp kinh tế
nên có thể áp dụng rộng rãi.
Hệ thống này lắp đặt đơn giản, không ảnh hưởng tới giao thông và cầu
đường bộ.
Để áp dụng vào thực tiễn hệ thống này được sự quan tâm của lãnh đạo các
cấp chính quyền, giao thơng vận tải và các nhà tài trợ lắp đặt hệ thống thí
điểm một số cầu, đường, đồng thời hệ thống cũng có thể áp dụng vào cho
các đường cao tốc.
3.3. Về khả năng cảnh báo
Hệ thống chỉ cảnh báo bằng đèn và còi khi trọng tải xe vượt mức cho
phép qua cầu để lái xe biết mức độ nguy hiểm do tai nạn.

So với dự kiến, kết quả của thiết bị: “CẢNH BÁO VÀ CHẶN XE QUÁ
TẢI QUA CẦU, ĐƯỜNG” đã đạt như mong muốn.
Trang 18


3.4. Về khả năng chặn

Hệ thống chỉ chặn rào Barie khi trọng tải xe vượt mức cho phép qua
cầu để không cho xe đi qua cầu.
Thiết bị sẽ góp phần bảo vệ cầu an tồn, khơng làm ảnh hưởng lớn
tới giao thông và kinh tế do sập cầu.
Hệ thống cân đảm bảo độ chính xác hồn tồn tải trọng quy định cho
xe qua cầu vì ta lắp cân của các nhà sản xuất chỉ gắn thêm công tắc đóng
mạch điện khi quá tải quy định.
3.5. Hướng phát triển của đề tài

Sau khi tìm hiểu được nhiều hơn về lập trình, chúng em sẽ phát triển
đề tài này để thiết bị có nhiều tính năng hơn như:
+ Kết hợp với camera quay phim, chụp ảnh lại các xe chở quá tải để gửi
đến các cơ quan chức năng để xử lý.
+ Phân luồng được các phương tiện như xe máy, xe ô tô con, xe tải… để
các xe không quá tải vẫn tiếp tục giao thông được qua đường hoặc cầu nếu
có xe quá tải bị chặn lại.
+ Cân được khối lượng xe trên cầu và cả khối lượng cả xe sắp qua cầu.
+Phát triển trạm cân tự động trên đường kết nối với ban quản lý đường bộ
và ghi hình lại những xe quá trọng tải, quá trọng tải bao nhiêu để báo về
trạm quản lý (có thể phạt nguội đối với những xe vi phạm).

Trang 19