1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-----------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ Ô TÔ

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU
CHỈNH ĐỘ ẨM VÀ LỌC KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ

CBHD:
TS. Phạm Minh Hiếu
Sinh viên: Nguyễn Tiến Hải
Mã số sinh viên: 2018600170

Hà Nội – Năm 2022


1
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được
nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của
thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy
giáo Phạm Minh Hiếu người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em
trong suốt quá trình hồn thiện đồ án tốt nghiệp của mình.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong
trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội nói chung, các thầy cơ
trong Khoa Cơng nghệ ơ tơ nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến
thức về các môn đại cương cũng như các mơn chun ngành,
giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện

giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn ba, mẹ và bạn bè,
đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong
suốt quá trình học tập và hồn thành đồ án tốt nghiệp.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn
chế của một học viên, đồ án này không thể tránh được những
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến
của các thầy cơ để tơi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức
của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này Em đã rất
cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài nhưng trong q trình
làm đồ án tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong nhận được sự góp ý q báu của thầy cơ trong
khoa để em rút kinh nghiệm và kết quả của em hoàn thiện
hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!


2
Hà Nội, Ngày 12 Tháng 5 Năm
2022
Sinh viên
Nguyễn Tiến Hải

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Độ thoải mái trong q trình sử dụng ơ tơ ln là ưu tiên
hàng đầu của các hãng xe ô tô. Hệ thống điều hòa ra đời đã
đáp ứng được phần nào. Với các hệ thống điều hịa thơng
minh, người sử dụng ln được thoải mái bởi nhiệt độ trong xe
luôn ổn định dù nhiệt độ môi trường luôn thay đổi. Tuy nhiên,

bên cạnh yếu tố về nhiệt độ thì độ ẩm khơng khí lại không
đáp ứng được cho hệ thống hô hấp của con người. Mục đích
của đồ án này là nghiên cứu thiết kệ hệ thống tự động điều
chỉnh độ ẩm và lọc khơng khí bằng phương pháp ion hóa trên
ơ tơ.
2. Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống tự động điều chỉnh
độ ẩm và lọc khơng khí trên ơ tơ
3. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài hình thành dựa trên phương pháp thu thập tài
liệu, phân tích và thực hiện mô phỏng lại hệ thống.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Đưa ra nguyên lý khiển hệ thống điều chỉnh độ ẩm tự
động.
- Mô phỏng và đưa ra nguyên lý hệ thống điều chỉnh độ
ẩm và lọc khơng khí trên ơ tơ


3
5. Kết cấu nội dung
Nội dụng đồ án gồm 4 phần chính với kết cấu theo 4
chương như sau:
Chương 1. Tổng quan hệ thống phun sương
Chương 2. Giới thiệu về hệ thống cảm biến độ ẩm và
nhiệt độ kết hợp với hệ thống phun sương
Chương 3. Tác động của đề tài đến xe và người sử dụng
(Các tiêu chí đánh giá)
Chương 4. Xây dựng mơ hình tốn học và mơ phỏng
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................i

MỞ ĐẦU.................................................................................................ii
MỤC LỤC...............................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU..................................................................viii
CHƯƠNG 1:....................TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN SƯƠNG
1
1.1. Công dụng yêu cầu...........................................................1
1.2. Đặc điểm kết cấu..............................................................2
1.3. Phân loại máy phun sương.......................................................3
1.3.1. Phân loại theo nguyên lý tạo độ ẩm........................3
1.3.2. Phân loại dựa theo tính năng tiện dụng.................4
1.3.3. Ưu và nhược điểm của các loại máy phun sương
6
CHƯƠNG 2:.....GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CẢM BIỂN ĐỘ ẨM
VÀ NHIỆT ĐỘ KẾT HỢP HỆ THỐNG PHUN SƯƠNG.................8


4
2.1. Cấu tạo của hệ thống......................................................8
2.1.1. Các linh kiện.....................................................................8
2.1.2. Cấu tạo mạch.................................................................10
2.1.3. Arduino Uno R3..............................................................11
2.1.3.1. Giới thiệu:....................................................................11
2.1.3.2. Thông số kỹ thuật của Arduino board..........................14
2.1.4. Cảm biến nhiểt độ, độ ẩm DHT 11.........................15
2.1.4.1. Giới thiệu:....................................................................15
2.1.4.2. Thông số kỹ thuật:........................................................16
2.1.5. Động cơ Servo SG90....................................................17
2.1.5.1. Giới thiệu:....................................................................17
2.1.5.2. Thông số kỹ thuật:........................................................18

2.1.6. Mạch phun sương.........................................................21
2.1.6.1. Giới thiệu:....................................................................21
2.1.6.2. Thông số kỹ thuật:........................................................22
2.1.7. Bộ lọc không khí Ion âm.............................................23
2.1.7.1. Giới thiệu:....................................................................23
2.1.7.2. Thơng số kỹ thuật:........................................................24
CHƯƠNG 3:.......TÁC ĐỘNG CỦA ĐỀ TÀI ĐẾN XE, NGƯỜI SỬ
DỤNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ.............................................26
3.1. Ảnh hưởng của độ ẩm đối với cơ thể con người. .28
3.2. Ảnh hưởng của độ ẩm đối với độ bền xe và an
toàn

30
3.3. Chỉ tiêu đánh giá độ ẩm phù hợp..............................30


5
3.3.1. Đánh giá độ ẩm trong ô tô dựa trên các giá trị
nhiệt độ trung bình và độ ẩm trung bình........................30
3.3.2. Độ ẩm tuyệt đối trong cabin ơ tơ và ảnh hưởng
của hành khách trên ô tô đối với độ ẩm trong cabin ơ
tơ

31

CHƯƠNG 4:..................XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC VÀ MƠ
PHỎNG

33


4.1. Cơng cụ mơ phỏng.................................................................33
4.1.1. Phần mềm Proteus.......................................................33
4.1.2. Phần mềm CodeVisionAVR........................................36
4.1.3. Phần mềm lập trình Arduino IDE............................39
4.2. Mơ hình toán học.............................................................41
4.2.1. Cơ sở lý thuyết...............................................................41
4.2.1.1. Chỉ số nhiệt độ và độ ẩm..............................................43
4.2.2. Sơ đồ khối........................................................................44
4.2.3. Sơ đồ mạch mô phỏng................................................45
4.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................46
4.3.1. Mạch điều khiển...........................................................46
4.3.2. Mối quan hệ của độ ẩm và nhiệt độ theo thời
gian 47
4.4. Kết luận..................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................49


6

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hệ thống phun sương trên ô tô..................................................1
Hình 1.2: Kết cấu hệ thống phun sương....................................2
Hình 1.3. Máy tạo độ ẩm hoạt động bằng nhiệt.....................3
Hình 1.4. Máy tạo ẩm bằng sóng siêu âm................................4
Hình 1.5. Máy tạo ẩm lọc khơng khí............................................5
Hình 1.6. Máy tạo độ ẩm kết hợp phun tinh dầu....................6
Hình 2.1. Adruino và cảm biến DHT11..................................................10
Hình 2.2. Adruino và màn hình LCD......................................................10
Hình 2.3. Hình 1.1 Mạch điều khiển Arduino UNO R3..........................11
Hình 2.4. ATmega328P...........................................................................12

Hình 2.5. Các chân pin nhận tín hiệu......................................................12
Hình 2.6. Cổng kết nối nối và nguồn ra..................................................13


7
Hình 2.7. Tổng quan các chân kết nối.....................................................13
Hình 2.8. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT 11.........................................16
Hình 2.9. Các chân kết nối của DHT 11.................................................17
Hình 2.10. Động cơ Servo SG90.............................................................17
Hình 2.11. Thông số thiết kế và chân kết nối của SG90.........................19
Hình 2.12. Mạch phun sương..................................................................21
Hình 2.13. Mặt trên của mạch phun sương.............................................22
Hình 2.14. Các chân bộ phận chính của mạch phun sương....................22
Hình 2.15. Bộ tạo Ion âm........................................................................23
Hình 2.16. Hình ảnh mơ phỏng ion trên vi khuẩn, virus và nấm mốc....24
Hình 2.17. Chi tiết các chân bộ tạo Ion...................................................25
Hình 3.1. Ảnh hưởng của độ ẩm tới cơ thể con người........28
Hình 4.1. Phần mềm Proteus 8 Professional...........................33
Hình 4.2. Giao diện phần mềm Proteus...................................34
Hình 4.3. Mạch điều khiển tốc độ động cơ DC dùng Mosfet
.........................................................................................................................35
Hình 4.4. Mơ phỏng mạch hiển thị độ ẩm và nhiệt độ.......35
Hình 4.5. Vẽ mạch in bằng Proteus...........................................36
Hình 4.6. Phần mềm CodeVisionAVR (phiên bản 3.12)......36
Hình 4.7. Giao diện làm việc của CodeVisionAVR................38
Hình 4.8. Arduino IDE......................................................................39
Hình 4.9. Giao diện làm việc của Arduino IDE.......................40
Hình 4.10. Sơ đồ khối hệ thống.......................................................45
Hình 4.11. Mạch mơ phỏng Proteus...............................................46
Hình 4.12. Mạch xây dựng thực tế.................................................46

Hình 4.13. Mối quan hệ độ ẩm và nhiệt độ theo thời gian...47
Hình 4.14. Nguyên mẫu thử nghiệm.......................................................48


8

DANH MỤC BẢNG BIỂ


9

Bảng 2.1. Ưu điểm hệ thống phun sương tự động............8
Bảng 2.2. Các linh kiện....................................................10
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của Arduino........................15
Bảng 4.1. Bảng độ ẩm cực đại A của không khí..............44


1
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN SƯƠNG

Hình 1.1: Hệ thống phun sương trên ô tô

1.1.

Công dụng yêu cầu

 Hệ thống phun sương là hệ thống chuyển hóa nước thành dạng
sương mù và phun vào khơng khí. Việc chuyển hóa nước thành

dạng sương mù có cơng dụng chính sau:
 Phun sương, khuếch tán các phân tử nước dạng nano
siêu mịn ra mơi trường khơng khí giúp tái tạo và tự động
cân bằng độ ẩm trong khơng khí, làm mát.
 Chống khơ da & khô mũi, môi, mắt cho người trong xe ô
tô nhờ việc tạo độ ẩm trong xe.
 Lọc và làm sạch khơng khí trên xe trước khi người sử
dụng vào chiếc xe của mình.
 Có thể kết hợp với các loại tinh dầu để tạo mùi thêm đẽ
chịu trên xe ơ tơ và cịn có tác dụng giảm căng thẳng
mệt mỏi, làm se lỗ chân lông, cải thiện sức khỏe.


2
 Trên hệ thống phun sương chuyển hóa nước thành những
hạt sương mịn nhưng cũng phải đáp ứng các yêu cầu
chính sau:
 Hệ thống phun sương phải phù hợp với điều kiện sử dụng
theo tính năng kỹ thuật của xe thích hợp sủ dụng trong
mọi điều kiện khi xe di chuyển.
 Hệ thống khơng chiếm ít diện tích của người sử dụng
trên xe.
 Lượng sương mù phun ra đảm bảo thích hợp khơng gây
hỏng hóc, hư hại các thiết bị được trang bị trên xe do
sương, không gây nên hiện tượng ướt kính và độ ẩm quá
cao gây ra ẩm mốc và mùi khó chịu trên xe.
 Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất
thường.
 Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống phun sương
không quá lớn.

 Đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm trên xe ln thích hợp tạo
cảm giác thoải mái, không gây hại sức khỏe cho người sử
dụng.
1.2.

Đặc điểm kết cấu

Hình 1.2: Kết cấu hệ thống phun sương


3





Hệ thống phun sương bao gồm 3 bộ phận chính:
Bộ phận cảm biến.
Bộ phận điều khiển.
Máy phun sương.

1.3.Phân loại máy phun sương
 Có nhiều cách phân loại máy tạo ẩm khác nhau nhưng phổ biến
nhất vẫn là phân loại sản phẩm dựa theo nguyên lý hoạt động của
máy, cụ thể như sau:
1.3.1.

Phân loại theo nguyên lý tạo độ ẩm

 Máy tạo ẩm hoạt động bằng nhiệt: Đây là loại máy hoạt động

bằng cách sử dụng nhiệt để đun nóng nước cho đến khi đạt trạng
thái hơi và được hệ thống quạt phát tán ra bên ngồi thơng qua
những bộ phận được tích hợp bên trong máy. Phương thức này sẽ
giúp duy trì độ ẩm trong khơng khí ở mức ổn định và an toàn
nhất cho người sử dụng.


4

Hình 1.3. Máy tạo độ ẩm hoạt động bằng nhiệt

 Máy tạo độ ẩm bằng sóng siêu âm: Thay vì sử dụng nhiệt để
làm nóng thì loại máy này sẽ tạo ra hơi nước bằng cách sử dụng
sóng siêu âm dưới tần số dao động lớn để nước thành những
phân tử hơi cỡ nano và thổi vào khơng khí dưới dạng sương mù
để tăng cường độ ẩm cho cả căn phòng, mang lại cảm giác thật
dễ chịu khi sử dụng.


5

Hình 1.4. Máy tạo ẩm bằng sóng siêu âm
1.3.2.

Phân loại dựa theo tính năng tiện dụng

 Phân theo tính năng tiện dụng chúng ta có 2 loại:
 Máy tạo ẩm lọc khơng khí có tác dụng lọc khơng khí và bổ sung
độ ẩm sau khi lọc khơng khí.



6

Hình 1.5. Máy tạo ẩm lọc khơng khí
 Máy tạo độ ẩm kết hợp phun tinh dầu: Dòng máy này đang được
người tiêu dùng ưa chuộng nhất. Khi sử dụng máy sẽ phân tách
hay đun nóng nước và tinh dầu để chuyển sang dạng hơi phát tán
đều trong khơng khí.


7

Hình 1.6. Máy tạo độ ẩm kết hợp phun tinh dầu
1.3.3.

Ưu và nhược điểm của các loại máy phun

sương
 Ưu điểm:
o Máy tạo ẩm giúp tăng cường độ ẩm khi thời tiết hanh khô, trong
ô tô. Máy bảo vệ sức khỏe người dùng tránh dưới tác động của
thời tiết gây khô da, nứt nẻ, viêm xoang.
o Máy tạo các hạt sương làm giảm lượng bụi trong khơng khí
mang tới bầu khơng khí trong lành.
o Máy phun sương tạo ẩm cho phịng điều hồ giúp hạ nhiệt phịng
hiệu quả tự nhiên.
o Làm giảm các triệu chứng sốc nhiệt khi có sự chênh lệch nhiệt
độ q lớn giữa mơi trường điều hịa và bên ngoài.



8
o Một số loại máy cịn tích hợp tính năng thông minh kết hợp phun
tinh dầu giúp tâm trạng người dùng được thư giãn, sảng khoái
nhất là người cao tuổi và trẻ em.
o Máy được thiết kế với hình dáng ngộ nghĩnh, đáng yêu như máy
phun sương mini hình thú, máy phun sương hình con ếch,
pikachu…
 Nhược điểm:
o Nhược điểm của phần lớn các máy tạo độ ẩm phun sương có
kích thước hạt hơi nước lớn. Do đó, nếu sử dụng nhiều và
thường xuyên thì các hạt nước này sẽ đọng lại trên bề mặt các đồ
dùng trong xe, gây hỏng các thiết bị điện tử.
o Khi dùng máy tạo ẩm trong thời gian dài, lượng ẩm sẽ khá lớn.
Đây là điều kiện thuận lợi để cho vi khuẩn phát triển, gây ảnh
hưởng không tốt đến sức khỏe người dùng.
 Tất cả các hệ thống máy phun sương nhỏ gọn trên ơ tơ đều chưa
tích hợp hệ thống hẹn giờ và cài giờ thơng minh qua bluetooh
trên điện thoại, vì vậy nhóm đã sáng tạo và tích hợp tạo ra hệ
thống phun sương hồn chỉnh trên ơ tơ nhằm khắc phục các
nhược điểm giúp cho người dùng có trải nghiệm tốt hơn.


9
CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CẢM BIỂN ĐỘ

ẨM VÀ NHIỆT ĐỘ KẾT HỢP HỆ THỐNG PHUN SƯƠNG
 Ưu điểm của hệ thống phun sương tự động so với hệ thống phun
sương thông thường

Ưu điểm
(Hệ thống phun sương tự động )
Giải quyết được
Kiểm soát được độ ẩm
trên xe đảm bảo về sức khỏe những nhu cầu thiết
của hành khách cũng như các yếu của người dùng
thiết bị điện tử thẩm mĩ trên xe trong điều kiện về thời
do ảnh hưởng của độ ẩm gây gian địa điểm và không
ra
gian. Không chỉ ưu
điểm về kĩ thuật mà nó
cịn mang lại tính đa
dụng cho sản phẩm
Có hệ thống đèn cảnh báo
Kết hợp được đa dụng
người dùng ( đèn xanh: Độ ẩm các loại sản phẩm phun
thấp <40% máy sẽ tự động sương : Máy phun sương
phun và đèn đỏ: Độ ẩm cao nano, Máy phun sương tạo độ
>70% người dùng cần bật sấy ẩm công nghệ siêu âm
để tránh gây ra ẩm mốc và gây
hư hại các thiết bị điện tử
Bảng 2.1. Ưu điểm hệ thống phun sương tự động
2.1.
2.1.1.

Cấu tạo của hệ thống

Các linh kiện

Linh kiện


Hình ảnh


10
Mạch arduino R3

Cảm biến nhiệt độ và
độ ẩm DHT11

Màn hình LCD16x2

Máy
nano

phun

sương

Đèn led cảnh báo


11
Relay

Dây nối
Bảng 2.2. Các linh kiện
2.1.2.

Cấu tạo mạch


 Mạch cảm biến độ ẩm, nhiệt độ
 (Mạch LCD -> Adruino-> Cảm biến DHT11-> Code)

Hình 2.7. Adruino và cảm biến DHT11

Hình 2.8. Adruino và màn hình LCD

 Mơ phỏng mạch cảm biến
 Sản phẩm thực tế
 Thông số chi tiết so sánh giữa thực tế và mô phỏng

2.1.3.

Arduino Uno R3


12
2.1.3.1.

Giới thiệu:

Do Arduino có tính mở về phần cứng nên Arduino Uno R3
cũng có những biến thể để phù hợp cho nhiều đối tượng khác
nhau.
Arduino Uno được xây dựng với phần nhân là vi điều khiển

Hình 2.9. Hình 1.1 Mạch điều khiển Arduino UNO R3
Atmega16, sử
dụng thạch anh có chu kì dao động là 16


MHz.


13
Với vi điều khiển này, tổng cộng có 14 pin (ngõ) ra /
vào được đánh số từ 0 tới 13 (trong đó có 6 pin PWM, được

ATmega328P
đánh dấu ~ trước mã số Hình
của 2.10.
pin).

Song song đó, có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được
đánh kí hiệu từ A0 - A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được
như các pin ra / vào bình thường (như pin 0 - 13).

Hình 2.11. Các chân pin nhận tín hiệu

Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vì nối trực
tiếp với LED trạng thái trên board.


14
Trên board cịn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính
qua cổng USB và 1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy
năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thơng qua ắc-quy
nguồn.

Hình 2.12. Cổng kết nối nối và nguồn ra


Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần
lưu ý:
Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu không bị
mất ngay cả khi tắt điện. Về vai trị, có thể hình dung bộ nhớ
này như ổ cứng để chứa dữ liệu trên board. Chương trình được
viết cho Arduino sẽ được lưu ở đây. Kích thước của vùng nhớ
này dựa vào vi điều khiển được sử dụng, ví dụ như ATmega8
có 8KB flash memory. Loại bộ nhớ này có thể chịu được
khoảng 10.000 lần ghi / xố.

Hình 2.13. Tổng quan các chân kết nối

Hình 1.1 Tổng quan các chân kết nối


15

RAM: tương tự như RAM của máy tính, mất dữ liệu khi
ngắt điện, bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh. Kích thước nhỏ
hơn Flash Memory nhiều lần.
EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory
nhưng có chu kì ghi / xố cao hơn - khoảng 100.000 lần và có
kích thước rất nhỏ. Để đọc / ghi dữ liệu có thể dùng thư viện
EEPROM của Arduino.
Ngồi ra, Arduino board còn cung cấp cho các pin khác
nhau như pin cấp nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND, ...
2.1.3.2.

Thông số kỹ thuật của Arduino board


Vi điều khiển

ATmega328P

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V

Điện áp vào giới hạn

6-20V