Đang tải... (xem toàn văn)
KHKT CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ KHKT CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ KHKT CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ KHKT CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ KHKT CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT HỌC SINH TRUNG HỌC TÊN ĐỀ TÀI DỰ THI CÂN THÔNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ LĨNH VỰC DỰ THI: HỆ THỐNG NHÚNG NHÓM TÁC GIẢ: MỤC LỤC Trang bìa Mục lục Lời cảm ơn Phần chung I Lý chọn đề tài II Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài III Mục tiêu nghiên cứu đề tài IV Giới hạn phạm vi nghiên cứu V Phương pháp nghiên cứu: .4 VI Nội dung nghiên cứu Cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị 1.1 Cấu tạo: .5 1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu cách làm sản phẩm: 11 2.1 Nguyên liệu làm mơ hình 11 2.2 Cách làm .11 2.3 Ứng dụng sản phẩm .12 VII Những điểm dự án 12 Phần kết thảo luận 12 Kết luận khoa học: .15 Khuyến nghị: .15 Tài liệu tham khảo: 16 LỜI CẢM ƠN Đề tài “Cân thơng minh hỗ trợ người khiếm thị” nhóm tác giả lớp trường THCS Ngọc Thanh B, hoàn thành vào tháng 10 năm 2020 trường THCS Ngọc Thanh B hướng dẫn cô giáo Nguyễn Thị Hiền Hạnh Qua chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến - người đẫ tận tình bảo giúp đỡ, phản biện… để chúng em hoàn thiện đề tài Cảm ơn Bộ Giáo dục đào tạo, UBND tỉnh Vĩnh Phúc, Sở GD & ĐT Vĩnh Phúc, ban tổ chức thi sáng tạo khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học sở năm học 2020 – 2021 tạo điều kiện để chúng em thực ý tưởng này, góp phần nhỏ bé vào việc giúp cho người khiếm thị có thêm cơng việc Cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường THCS Ngọc Thanh B tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để chúng em thực đề tài cách thuận lợi Cảm ơn gia đình ln cổ vũ, giúp đỡ tài chính, động viên tinh thần để chúng em yên tâm thực đề tài Cảm ơn tập thể lớp 9A trường THCS Ngọc Thanh B bạn bè động viên chúng em hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn tất người cổ vũ, động viên chúng em thời gian qua Đề tài hoàn thành tất nổ lực cố gắng nhóm chúng em, song khơng thể khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy giáo, cô giáo chuyên gia để đề tài hoàn thiện Phúc Yên, tháng 11 năm 2020 Thay mặt nhóm tác giả PHẦN CHUNG I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong xã hội nay, có phận khơng nhỏ người dùng khơng đủ điều kiện sức khỏe để tiếp cận nguồn thông tin người khuyết tật nói chung người khuyết tật thị giác – phận vô quan trọng việc tiếp nhận trao đổi thơng tin nói riêng (có thể gọi chung người khiếm thị) Những người khiếm thị bị hạn chế khả tiếp nhận trao đổi thông tin với giới bên Khiếm thị, hay khiếm khuyết chức thị giác giới hạn trầm trọng chức thị giác gây bệnh mắc phải di truyền, bẩm sinh hay bệnh võng mạc tiểu đường, bệnh võng mạc sắc tố, chấn thương Sinh hoạt hàng ngày họ bị hạn chế đáng kể Trước có nhiều sản phẩm cho người khiếm thị, cân thông minh hỗ trợ cho người khiếm thị chưa có Dù khơng nhìn họ có nhu cầu giao tiếp sống Có thể họ muốn chợ buôn bán mặt hàng họ khơng biết cân nặng hàng để bán… Trong mắt khơng thể sáng hơn, họ cần công cụ nhân tạo giúp họ làm việc phải nhỏ gọn Xuất phát từ ý tưởng đó, chúng tơi nghiên cứu thiết kế sản phẩm “Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị” giúp họ hịa nhập xã hội có sống tương đối bình thường, ổn định II Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Giả sử thiết bị sử dụng rộng rãi giúp cho người khiếm thị có thêm thu nhập, giao tiếp thuận lợi sống Nhờ giúp người khiếm thị có thêm cơng việc, ổn định sống Cân thơng minh hỗ trợ người khiếm thị đời sống đơn giản dễ làm Đây sản phẩm hữu ích thực tế sống người dân Việt Nam nói chung người khiếm thị nói riêng III MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Nhằm áp dụng kiến thức học nhà trường, thực phương châm “học đôi với hành”, vận dụng kiến thức giải vấn đề thực tiễn, nâng cao hiệu học tập Nghiên cứu góp phần cơng sức vào cơng cải thiện đời sống, hỗ trợ cho người khiếm thị Xuất phát từ trình nghiên cứu thực tế để tìm vấn đề cần giải nước ta nói chung người khiếm thị nói riêng, khó khăn mà người khiếm thị mắc phải, … Trên sở đó, chúng em đưa phương án làm để người khiếm thị làm cơng việc bán hàng, chợ, … người bình thường IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu 10 buổi Thử nghiệm với vật liệu: gỗ, nhựa, linh điện đồ điện… Kết đạt được: Bộ sản phẩm gồm 01 Cân thơng minh hỗ trợ người khiếm thị Có tính phát âm giúp cho người khiếm thị đời sống, thiết kế dựa phần mềm proter để thiết kế sơ đồ nguyên lí mạch in Chương trình điều khiển vi điều khiển aruno nano (đây ứng dụng mở dễ sử dụng chế tạo cho người chuyên ngành điện tử) Từ chúng em đưa số phương án để hình thành thiết bị làm cân phát âm để người mù nghe Khi đặt vật lên, cân phát âm đọc số cân nặng để người khiếm thị nghe được.Với phương án đây, với dẫn cô giáo môn Vật lý, chúng em hồn thành “Cân thơng minh hỗ trợ người khiếm thị” V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa sở lý thuyết tính tốn, chúng em thiết kế, chế tạo theo giai đoạn, sau tìm phương án hợp lý, đơn giản tiết kiệm Qua trình khảo sát thực tế, tìm hiểu hệ thống cân thơng minh đưa vào sử dụng, kế thừa ưu điểm, tìm cách khắc phục khuyết điểm để áp dụng vào thiết kế dự án Xây dựng quy trình nghiên cứu tạo sản phẩm Thực nghiệm Quan sát thực tế Tổng kết rút kinh nghiệm VI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Sản phẩm: “Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị” 1.1 Cấu tạo 1.1.1 Loadcell Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện Thành phần cấu tạo loadcell bao gồm hai phận Bộ phận thứ địn cân phận thứ hai mạch xử lý tín hiệu điện tử Ở đây, ta phân tích cấu tạo địn cân khơng sâu vào phần mạch điện tử Thanh kim loại đầu gắn cố định, đầu lại tự gắn với mặt bàn cân (Đĩa cân) Khi ta bỏ khối lượng lên đĩa, kim loại bị uốn cong trọng lượng khối lượng cân gây Khi kim loại bị uốn, điện trở Strain Gauge bị kéo dãn thay đổi điện trở Như vậy, đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượng vật mà Load, kim loại bị uốn lượng tương ứng lượng đo lường qua thay đổi điện trở Strain Gauge Thông thường, kim loại cấu tạo cho bất chấp vị trí ta đặt vật cân lên bàn/ đĩa, cho mức độ bị uốn Cấu tạo loadcell gồm điện trở R1, R2, R3, R4 kết nối thành cầu cân dán vào bề mặt thân loadcell 1.1.2 Module HX711 Đây mạch đọc giá trị cảm biến loadcell với độ phân giải 24bit chuyển sang giao tiếp dây (clock data) để gửi liệu cho vi điều khiển/arduino Thông số kỹ thuật : Điện áp hoạt động : 2.7 - 5V Dòng tiêu thụ : < 1.5 mA Tốc độ lấy mẫu : 10 - 80 SPS (tùy chỉnh) Độ phân giải : 24 bit ADC Độ phân giải điện áp : 40mV Kích thước : 38 x 21 x 10 mm 1.1.3 MODULE GIẢM ÁP LM2596 Mạch Giảm Áp LM2596 module giảm áp có khả điều chỉnh dịng đến 3A LM2596 IC nguồn tích hợp đầy đủ bên Tức cấp nguồn 9v vào module, sau giảm áp ta lấp 9v nguồn 3A < 5V hay 3.3V 1.1.4 HIỂN MÀN HÌNH THỊ LCD 16 X2 Hình thước: dáng kích Hình : Hình dáng loại LCD thơng dụng Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự đặt tên hình : Hình : 1.1.5 BỘ VI ARDUINO NANO Kích thước Arduino Nano nhỏ Sơ đồ chân LCD ĐIỀU KHIỂN tương đương đồng nghìn gấp lại lần thơi (1.85cm x 4.3cm), thích hợp cho newbie, giá rẻ Arduino Uno dùng tất thư việt mạch 1.1.6 MODULE GIẢI MÃ ÂM THANH DPLAYER MP3 Đây mạch chơi âm MP3 từ thẻ microSD nhỏ gọn mà cịn tích hợp sẵn ampli để kết nối với loa Ngồi ra, ta cịn điều khiển chơi MP3 Arduino Module hỗ trợ giải mã MP3, WAV, WMA Lưu ý: Đèn led module sáng lên giao tiếp với vi điều khiển 1.2 Nguyên lí hoạt động SƠ ĐỒ KHỐI LOADCELL 1KG Module ( Đĩa cân ) HX711 LCD hiển thị kết khối lượng BỘ XỬ LÝ TÍN HIỆU Module giải mã âm mp3 loa mạch in MÔ PHỎNG Nguyên lý hoạt động hệ thống loadcell tiếp xúc với vật nặng, chất loadcell cầu điện trở nên có thay đổi điện trở tín hiệu đưa sang module hx711 để chuyển thành tín hiệu số để đưa vào xử lý tín hiệu, tính tốn hiển thị kết hình lcd, đồng thời kich hoạt module giải mã âm để đưa âm phát loa báo kết âm cho người khiếm thị NGUYÊN LIỆU VÀ CÁCH LÀM SẢN PHẨM 2.1 Ngun liệu làm mơ hình Ngun liệu làm mơ hình thơng dụng, dễ kiếm giá thành rẻ Cụ thể gồm nguyên liệu sau: - Loadcell, Module HX711, MODULE GIẢM ÁP LM2596, MÀN HÌNH HIỂN THỊ LCD 16 X2, BỘ VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO NANO, MODULE GIẢI MÃ ÂM THANH DPLAYER MP3: Mua cửa hàng đồ điện - Dây dẫn, vỏ cân, ta tận dụng từ đồ phế thải gia đình hộp nhựa, dây điện thừa, đồ gỗ, cáctong bị loại bỏ… 2.2 Cách làm Cách làm “Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị” đơn giản, gồm bước sau: - Bước 1: Nghiên cứu, tìm hiểu module giải mã mp3 để có chế độ phát âm - Bước 2: Nghiên cứu, tìm hiểu Loadcell để đưa tín hiệu vào vi điều khiển để cân vật nặng - Bước 3: Nghiên cứu, tìm hiểu Arduino để lập trình điều khiển - Bước 4: Xây dựng sơ đồ nguyên lí - Bước 5: Vẽ mạch in, tạo bo mạch in - Bước 6: Gắn linh kiện - Bước 7: Nạp chương trình vào vi điều khiển 2.3 Ứng dụng sản phẩm: “Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị” sản phẩm dễ làm, dễ ứng dụng hữu ích thực tế sống người khiếm thị Nhờ giúp cho người khiếm thị phần ổn định sống Lưu ý sử dụng: - Tuy cân nhìn nhỏ muốn tăng khối lượng cân lên cần tăng cấu cảm biến, kích thước cân lên, thay Loadcell lớn cân khối lượng lớn VII NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA DỰ ÁN Điểm độc đáo cân phát âm nhờ module giải mã mp3 để có chế độ phát âm Sử dụng Loadcell để đưa tín hiệu vào vi điều khiển để cân vật nặng Dùng phần mềm Arduino để lập trình điều khiển PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các loại cân thông dụng 1.1 Cân đồng hồ: Ưu điểm: Dễ sử dụng, giá thành rẻ Nhược điểm: Sai số lớn Cân đồng hồ thiết kế số xen lẫn vạch nhỏ nên người dùng đứng vị trí khác nhau, góc nhìn khác nên thương đưa số không giống Người sử dụng dễ dàng điều chỉnh cân già hay non theo ý họ muốn gian lận 1.2 Cân đếm điện tử: Ưu điểm: Đếm nhiều sản phẩm hơn, nhanh hơn, đạt suất cao giúp doanh nghiệp có uy tín sử dụng cân đếm điện tử có độ xác cao, sai số nhỏ Nhược điểm: Khi sử dụng cân đếm sản phẩm có khối lượng tương đương cân đếm xác, đếm sản phẩm mà khơng có trọng lượng tương đương cân sai số dẫn tới đếm sai Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị: Ưu điểm: Phát âm Nhỏ gọn, bỏ túi, giúp người mù có thêm nghề, có thêm thu nhập Tồn tại: Nếu có thời gian chế tạo thêm thiết bị dò đường gắn vào cân để giúp người mù chợ bn bán dị đường, tránh vật cản KẾT LUẬN KHOA HỌC Sau thời gian tìm kiếm tài liệu, nghiên cứu chế tạo, chúng em hoàn thành sản phẩm “Cân thông minh hỗ trợ người khiếm thị” Đây thực sản phẩm sáng tạo khoa học kĩ thuật, sản phẩm hữu ích thực tế sống người khiếm thị Sản phẩm có nhiều ưu điểm như: - Đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng - Có khả giúp cho người khiếm thị bán hàng hóa cần bỏ hàng lên cân, cân phát âm biết vật nặng bao nhiêu, sau nhân với giá tiền được, góp phần giúp đời sống người khiếm thị cải thiện Với sản phẩm này, nhóm chúng em tự tin kiến thức mơn học Vật lí, đặc biệt hơn, chúng em làm tăng thêm niềm say mê, hứng thú yêu thich khám phá, nghiên cứu môn Khoa học tự nhiên bạn học sinh trường THCS Ngọc Thanh B nói riêng bạn học sinh THCS nói chung KHUYẾN NGHỊ Với tiện ích, cải tiến mới, chúng em tin sản phẩm hữu ích cho người khiếm thị Vì em mong có nhiều thời gian nữa, có thêm nhiều nguồn kinh phí đầu tư để phát triển hoàn thiện sản phẩm tương lai ứng dụng vào sản xuất để phục vụ cho người khiếm thị TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách Bồi dưỡng giáo viên Vật lí THCS tỉnh Vĩnh Phúc Tài liệu giảng dạy Khoa Vật lí trường ĐHSP Hà Nội I Bộ GD&ĐT (Chủ biên) (2010): Hướng dẫn chuẩn kiến thức, kĩ mơn Vật lí THCS, Nhà xuất Giáo dục Sổ tay Vật lí THCS, Nhà xuất Đại học sư phạm Sách nâng cao phát triển Vật lí 9, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh PHỤ LỤC