báo cáo nhập môn thiết bị đếm số lượng sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

<b> VIỆN ĐÀO TẠO LIÊN TỤC ---0o0---</b>

<b> BÁO CÁO NHẬP MÔN</b>

<b> Thiết Bị Đếm Số Lượng Sản Phẩm Dùng Cảm Biến Hồng Ngoại</b>

Giảng Viên: Trương Thu Hương

Nhóm sinh viên thực hiện - Nhóm 4T

<i> </i>

<b> NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>PHẦN 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN</b>

<b>PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG</b>

<b> LỜI NÓI ĐẦU</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Dưới sự tác động của công cuộc đổi mới đất nước, Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc về mọi mặt. Nền kinh tế đất nước đang được xây dựng theo hướng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Song song với nền kinh tế đi lên đó thì việc các cơng ty, xí nghiệp trong và ngồi nước liên tục mở rộng quy mơ sản xuất là điều không thể tránh khỏi.

Giá trị trong việc giải quyết các vấn đề về quản lý sản phẩm được đặt ra hàng đầu với hầu hết

<i>các quy mô công nghiệp đang hoạt động. Xuất phát từ một buổi tham quan thực tế công ty Xi măng </i>

<i>Vicem Hải Phịng của nhóm ở đầu kì năm nhất đại học, nhóm 4T chúng em nhận ra rằng v</i>iệc đếm số lượng sản phẩm là một phần rất quan trọng của q trình sản xuất và quản lý hàng hóa. Thông thường, việc đếm số lượng sản phẩm được thực hiện thủ cơng, tuy nhiên, nó khơng chỉ tốn thời gianmà cịn có thể dẫn đến sai sót trong q trình đếm. Vì vậy, sử dụng các thiết bị đếm tự động như thiết bị đếm số lượng sản phẩm sẽ giúp giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả và chính xác.

Đó cũng là lí do nhóm chúng em lựa chọn nghiên cứu, thực hiện thiết kế và thi công Thiết bị

<i>đếm số lượng sản phẩm làm đề tài báo cáo cho bộ môn Nhập môn của ngành Kỹ thuật Điện tử - </i>

Viễn thông. Để khác biệt với các thiết bị đang có ở thị trường, chúng em thay thế thiết bị sử dụng cảm biến quang thành cảm biến hồng ngoại. Việc sử dụng cảm biến hồng ngoại sẽ có khả năng phát hiện đối tượng bằng cách phát ra tia hồng ngoại và đo độ phản xạ của đối tượng đó. Khi sản phẩm được đặt trước cảm biến, tia hồng ngoại sẽ phản xạ và quay trở lại cảm biến, từ đó, thiết bị sẽ tính tốn số lượng sản phẩm dựa trên số lần phát hiện tia hồng ngoại.

Trong báo cáo này, chúng em sẽ trình bày về cách thức hoạt động của thiết bị đếm số lượng sản phẩm bằng cảm biến hồng ngoại, đặc điểm kỹ thuật của thiết bị và cách thiết kế thiết bị. Chúng em cũng sẽ trình bày về kết quả thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của thiết bị đếm số lượng sản phẩm này. Ngoài ra, chúng em sẽ đưa ra một số đánh giá và đề xuất để nâng cao hiệu quả của thiết bị trong quá trình ứng dụng. Với mong muốn giúp các doanh nghiệp và nhà sản xuất cải thiện quá trình quản lý sản phẩm, hy vọng rằng báo cáo này sẽ mang lại những giá trị và ý nghĩa thực tiễn.

Bài báo cáo được tham khảo ở nhiều tài liệu khác nhau, cũng xuất phát từ một nhóm sinh viên năm nhất chưa có nhiều kinh nghiệm nghiên cứu, để hoàn thành chúng em cũng gặp khơng ít những khó khăn và trở ngại do vốn kiến thức cịn hạn chế. Dù bận rộn nhưng thầy/cơ vẫn giành thờigian chỉ bảo, sửa chữa giúp chúng em định hướng và làm việc theo hướng đúng đắn. Với tất cả lòng biết ơn sâu sắc, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến cô Trương Thu Hương và thầy Nguyễn Xuân Quyền - giảng viên Nhập môn Kỹ thuật ĐTVT - Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn chúng em trong quá trình hồn thiện báo cáo, sản phẩm.

Sau cùng, nhóm chúng em rất mong nhận được những nhận xét, bổ sung về mọi mặt của thầy/cơ và mọi người, từ đó chúng em có thể cải thiện được chất lượng sản phẩm của nhóm đang nghiên cứu ở hiện tại và tương lai.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 2 năm 2023

<b> PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>1. Ý TƯỞNG, LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI</b>

Như đã đề cập, xuất phát từ một buổi tham quan thực tế tại Cơng ty Xi măng Vicem Hải Phịng của nhóm ở đầu kì năm nhất đại học, nhóm 4T chúng em nhận ra rằng việc kiểm đếm sản phẩm là một phần rất quan trọng với quá trình sản xuất và quản lý hàng hóa. Bởi, trong một băng chuyền với quymơ cơng nghiệp cùng sản phẩm có số lượng lớn. Việc sử dụng con người để kiểm đếm, ghi chép bằng tay trở lên không hiệu quả. Đôi khi nhầm lẫn, khó kiểm sốt sẽ gây ra thiệt hại doanh thu.Không chỉ với những doanh nghiệp vừa và nhỏ, mà tất cả các doanh nghiệp nên áp dụng tự động hóa hồn tồn việc kiểm đếm này.

<i><small> Hình ảnh minh họa thiết bị đếm số lượng sản phẩm bằng cảm biến hồng ngoại</small></i>

Vì thế, ý tưởng của nhóm dần hình thành, nhóm chúng em quyết định tạo ra một thiết bị đếm số lượng sản phẩm giúp cho người lao động kiểm soát được sản lượng cho ra ở mỗi băng chuyền. Tuy nhiên, để khác biệt với các thiết bị đang có ở thị trường, chúng em thay thế thiết bị sử dụng cảmbiến quang thành cảm biến hồng ngoại. Việc sử dụng cảm biến hồng ngoại sẽ có khả năng phát hiện đối tượng bằng cách phát ra tia hồng ngoại và đo độ phản xạ của đối tượng đó. Khi sản phẩm được đặt trước cảm biến, tia hồng ngoại sẽ phản xạ và quay trở lại cảm biến, từ đó, thiết bị sẽ tính tốn số lượng sản phẩm dựa trên số lần phát hiện tia hồng ngoại.

<b>2.MỤC ĐÍCH VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

B. Tính cấp thiết của đề tài

<i>Tính khoa học: Hiện tại các mơ hình, thiết bị, bộ đếm sản phẩm đã được thương mại hóa </i>

trong thị trường, chúng được vơ cùng ưa chuộng. Bằng sử dụng các cảm biến khác nhau, chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu từng cảm biến đang được sử dụng phổ biến hiện tại để đưa ra quyết định thay thế bằng sử dụng cảm biến hồng ngoại cho sản phẩm nhóm.

Ngoài ra, việc tạo ra sản phẩm này cũng giúp cho nhóm em có thể ứng dụng kiến thức đã học được ở trường, phát triển thêm những kiến thức còn hạn hẹp của bản thân, tạo kinh nghiệm cho những nghiên cứu tiếp theo tương lai.

<i>Tính kinh tế: Vì là một thiết kế đơn giản, dễ dàng hồn thiện, nó có thể đuọc sử dụng rộng </i>

rãi giúp cho doanh nghiệp, cơ quan xí nghiệp tiết kiệm chi phí nhân cơng, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin. Giá thành rẻ, gọn gàng, ôn định, dễ thay thế, phù hợp với mọi yêu cầu.

<b> 3. ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ A. Ưu điểm</b>

- Giá thành rẻ, dễ sửa chữa, nhỏ gọn, ổn định.

- Thay thế cho phương thức kiểm đếm số lượng thủ công, nhập liệu bằng sổ sách rất mất thời gian và không trực quan, dễ nhầm lẫn và sai sót.

- Hiển thị trực quan, nhanh chóng và chính xác, hỗ trợ quan sát ở khoảng cách xa.- Tăng tính chủ động trong việc quản lí sản phẩm tránh nhầm lẫn thiếu sót.- Tăng tốc độ trong khâu kiểm đếm, quản lí số lượng sản phẩm hơn gấp nhiều lần.

<b> B. Nhược điểm</b>

- Độ chính xác phụ thuộc vào chương trình nạp trong sản phẩm.

- Cảm biến đếm sản phẩm được lắp tại vị trí băng chuyền vì thế nên phụ thuộc vào vị trí cần được căn chỉnh sao cho vùng quét của cảm biến tốt nhất.

<b> PHẦN 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>1. ARDUINO NANO CH340</b>

 Mạch Arduino Nano CH340 (Arduino Nano Compatible) có thiết kế tương thích với Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno sử dụng MCU ATMEGA328P-AU,mọi tính năng hay chương trình chạy trên Arduino Uno đều có thể sử dụng trên Arduino Nano, một ưu điểm của Arduino Nano là vì sử dụng phiên bản IC dán nên sẽ có thêm 2 chân Analog A6, A7 so với Arduino Uno.

Thông số kĩ thuật

 Thiết kế theo đúng chuẩn chân, kích thước của Arduino Nano chính hãng.

<b>2. MODULE LED 7 THANH 4 SỐ HC595 0.56</b>

<b> Mạch hiển thị 4 led 7 đoạn 74HC595 được thiết kế giúp bạn có thể dễ dàng điều khiển và </b>

hiển thị thông tin lên 4 led 7 đoạn chỉ với 3 chân giao tiếp thông qua IC ghi dịch 74HC595,

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

ngồi ra mạch cịn có khả năng mở rộng thêm các led tiếp theo qua cổng đầu ra nối tiếp, mạch có bộ thư viện đi kèm dễ sử dụng phù hợp cho các ứng dụng bộ đếm.

Thông số kĩ thuật

 Sử dụng 2 IC 595 để điều khiển Chỉ cần dùng 3 chân vào vi điều khiển Điện áp hoạt động: 3.3V - 5V

 LED hiển thị: 3 LED 7 thanh 0.56 inch anot chung Kích thước board: 68.8 x 24 x 10MM

<b>3. DÂY NỐI</b>

<b> Nối các linh kiện, cấu tạo các chi tiết với nhau.</b>

<small> </small>

<b>4. HTC-TECH MODULE HTC NANO - CỔNG MICRO USB 5V</b>

Uno, mọi tính năng hay chương trình có trên Arduino Uno hồn tồn tương thích với Arduino

<small>1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Nano. Nó à module chuyển đổi cổng USB sang cổng nối tiếp UART, sử dụng chip CP2102 của Silicon Labs.

Thông số kĩ thuật

 Vi điều khiển: Atmel ATmega328

 Trình điều khiển: CH340

 Điện áp hoạt động (mức logic): 5 V

 Điện áp đầu vào (khuyên dùng): 7-9V

 Điện áp đầu vào (giới hạn): 5-12V

 Chân I/O kỹ thuật số: 14 (trong đó 6 chân cung cấp đầu ra PWM)

 Chân đầu vào tương tự: 8 kênh 10 bit

 Dòng DC trên mỗi chân I/O: 40 mA

 Bộ nhớ Flash: 32 KB (trong đó 2KB được sử dụng bởi bootloader)

 SRAM: 2 KBEEPROM: 1KB

 Tốc độ xung nhịp: 16 MHz

 Kích thước: 18.54x43.18mm

<b>5.CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI E18-D80NK</b>

cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thơng qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở treo lên nguồn ở chân tín hiệukhi sử dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<i>Cảm biến hồng ngoại E18 - D80NKSơ đồ chân Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK</i>

<b>6.MẠCH MỞ RỘNG ARDUINO NANO IO SHIELD V1.0</b>

cho Arduino Nano có thể giao tiếp với các module bên ngoài dễ dàng hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b> PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG</b>

 Kết nối mạch mở rộng Arduino Nano IO Shield V1.0 với HTC Nano: Module HTC Nano được cắm vào cổng DIP Socket trên mạch mở rộng Arduino Nano IO Shield V1.0. Kết nối mạch hiển thị 4 led 7 đoạn với module HTC Nano: Mạch hiển thị được kết nối với

ba chân OUTPUT trên module HTC Nano.

 Lập trình: Sử dụng IDE Arduino để viết mã lập trình cho module HTC Nano và mạch hiển thị 4 led 7 đoạn.

 Khi sản phẩm vượt qua cảm biến vật cản hồng ngoại, số lượng sản phẩm được tăng lên một đơn vị và được hiển thị trên mạch hiển thị 4 led 7 đoạn.

KẾT QUẢ

Sau khi thực hiện thiết kế và lập trình, thiết bị đã hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu đếm số lượng sản phẩm. Thông tin số lượng sản phẩm được hiển thị chính xác trên mạch hiển thị 4 led 7 đoạn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Giải thích chương trình

<b>#include <Led4digit74HC595.h></b>

 Đây là một thư viện để điều khiển màn hình LED 7 đoạn thông qua module Led4digit74HC595.

<b>Led4digit74HC595 myLedDisplay(A2, A1, A0); </b>

 Các chân kết nối theo thứ tự (A2- SCLK, A1-RCLK, A0-DIO) Tạo đối tượng myLedDisplay từ class Led4digit74HC595, được kết nối với các chân của Arduino thông qua ba chân A2, A1, A0 của board.

<b>int sodem = 0; int xet = 0; int num = 0; int cambien = 5;</b>

 Khai báo và khởi tạo giá trị ban đầu cho một số biến:

 <b> sodem: Biến để lưu giá trị số trên màn hình LED 7 đoạn.</b>

 <b> xet: Biến kiểm tra trạng thái để ngăn chặn sự thay đổi liên tục của giá trị sodem.</b>

 <b> num: Biến để đếm số lần nhấn nút bấm.</b>

 <b> cambien: Biến lưu giá trị chân kết nối với nút bấm.</b>

<b>void setup() { myLedDisplay.setDecimalPoint(0); pinMode(cambien, INPUT); }</b>

 Hàm <b>setup()</b> được gọi khi chương trình bắt đầu, được sử dụng để thiết lập cấu hình cho các biến và chân của Arduino.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

 <b> Hàm này có hai lệnh: myLedDisplay.setDecimalPoint(0): Tắt điểm thập phân trên màn </b>

hình LED 7 đoạn.<b> pinMode(cambien, INPUT)</b>: Cấu hình chân kết nối với nút bấm là chế độđầu vào.

<b>void loop() { myLedDisplay.loopShow();</b>

 <b> Sử dụng để hiển thị số trên màn hình LED 7 đoạn myLedDisplay.setNumber(sodem); </b>

 <b> Thiết lập giá trị số được hiển thị trên LED 7 đoạn int trangthaicambien = digitalRead(cambien); </b>

 <b>Đọc trạng thái button if (trangthaicambien == LOW) { num++; } else { num = 0; } if ((num >= 100) && (xet == 0)) { sodem++; xet = 1; } if ((trangthaicambien == HIGH) && (xet == 1)) { xet = 0; }</b>

<b>int trangthaicambien = digitalRead(cambien); </b>

 Đọc trạng thái của nút bấm được kết nối với chân cambien. Giá trị trả về của phương thức digitalRead() sẽ là LOW nếu nút bấm được nhấn và là HIGH nếu nút bấm không được nhấn.

<b>if (trangthaicambien == LOW) { num++; } else { num = 0; } </b>

 Kiểm tra trạng thái của nút bấm. Nếu nút bấm được nhấn, thì biến num tăng thêm một đơn vị.Nếu nút bấm khơng được nhấn, thì biến num được đặt lại bằng 0.

<b>if ((num >= 100) && (xet == 0)) { sodem++; xet = 1; } </b>

 Kiểm tra nếu biến num đạt giá trị bằng hoặc lớn hơn 100 và biến xet bằng 0, thì giá trị của biến sodem sẽ được tăng lên một đơn vị và biến xet được đặt bằng 1. Điều này nhằm mục đích ngăn chặn sự tăng giá trị liên tục của sodem nếu nút bấm được giữ trong thời gian dài.

<b>if ((trangthaicambien == HIGH) && (xet == 1)) { xet = 0; } </b>

 Kiểm tra nếu nút bấm không được nhấn và biến xet bằng 1, thì biến xet được đặt lại bằng 0. Điều này nhằm mục đích cho phép tăng giá trị của sodem bằng cách nhấn nút bấm một lần duy nhất.

<b>5. HÌNH ẢNH SẢN PHẨM THỰC TẾ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

 Thiết bị đếm số lượng sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại có kết quả chính xác.

Bài báo cáo này được hồn thiện sau một q trình nghiên cứu, thi cơng và kiểm tra sản phẩm một cách tỉ mỉ của nhóm em. Dù đã tham khảo, tìm kiếm ở nhiều nguồn tài liệu khác nhau, nhưng chắc chắn rằng trong q trình hồn thành báo cáo, với những kiến thức còn cần được bồi dưỡng, chúng em không thể tránh khỏi một vài sai sót, chưa thể phát triển hồn hảo được đề tài.

Vậy nên, để đề tài, sản phẩm có thể phát triển, tối ưu hơn trong tương lai, nhóm 4T chúng emcần trải qua quá trình nghiên cứu, khảo sát thực tế với thời gian dài hơn, cùng với đó là những lời khun, góp ý từ thầy/cơ để giúp đỡ chúng em trong q trình hồn thiện kiến thức của mình.

Em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

 Video “Tự Chế Bộ Đếm Đơn Giản Bằng Cảm Biến Hồng Ngoại Và Arduino Nano | Điện tử DAT”.

 Tài liệu về "Thiết kế mạch đếm sản phẩm” của Trường Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

 Tài liệu Lập trình điều khiển với Arduino / Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung - Đại học BáchKhoa Hà Nội.

 Và một vài tài liệu sưu tầm trên internet.

HẾT

</div>