Sử dụng cảm biến siêu âm phun dung dịch rửa tay khô
Mục đích của nghiên cứu nhằm phục vụ nhu cầu chống dịch Covid – 19, đảm bảo an toàn cho giáo viên làm việc cũng như học sinh khi quay trở lại trường cần một thiết bị có thể phun dung dịch rửa tay khô tự động với lượng vừa phải để sát khuẩn. Thầy Dương Đình Quân, trường THCS & THPT Chu Văn An - Đồng Hới - Tỉnh Quảng Bình đã chế tạo thành công “máy rửa tay diệt khuẩn tự động sử dụng công nghệ cảm biến siêu âm” giúp thay thế 1 nhân viên đứng tại cổng trường.
Chiếc máy này có thể tiết kiệm dung dịch và an toàn khi không phải tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận của máy khi sử dụng. Đồng thời, có thể thay thế cho con người khi phải có một nhân viên đứng ở các cổng trường để thực hiện xịt sát khuẩn. Đây là loại thiết bị mới chưa có thiết bị tương tự trên thị trường tại Việt Nam.
Máy rửa tay diệt khuẩn tự động sử dụng cảm biến siêu âm đã được dùng để phun dung dịch nước rửa tay khô tại cổng trường, các khu vực sinh hoạt chung đông học sinh qua lại, có thể bố trí máy này tại các bệnh viện hay các khu vực cách li…
Hệ thống máy sử dụng cảm biến siêu âm HC SR04, Arduino Uno R3… nên có thể tùy biến sáng tạo thành máy rót nước, rót dung dịch tự động, xe oto tránh vật cản, máy đo khoảng cách chính xác trong phạm vi 2 – 450 cm hoặc máy cảnh báo chống trộm…
Thầy giáo Dương Đình Quân chia sẻ: “Khi chưa có máy rửa tay diệt khuẩn tự động sử dụng công nghệ cảm biến siêu âm, tại trường phải bố trí 3 nhân viên bảo vệ trực tiếp phun dung dịch rửa tay cho học sinh. Việc này vừa tốn thời gian, tốn công bởi mỗi cổng phải bố trí thêm 1 nhân viên y tế đo thân nhiệt và không an toàn do nhân viên bảo vệ phải đứng tiếp xúc gần với nhiều học sinh.
Việc chế tạo máy trong thời điểm dịch COVID-19 diễn biến phức tạp không chỉ trên thế giới mà ở Việt Nam sẽ đem lại ý nghĩa lớn. Hơn nữa, chiếc máy này không chỉ dùng khi có dịch bệnh mà có thể cải biến thành nhiều máy có chức năng hữu ích khác”.
Thầy Quân cũng cho biết thêm, thời điểm dịch COVID-19 xuất hiện ở Việt Nam, đã có một số sáng kiến, giải pháp sử dụng cảm biến hồng ngoại và relay. Tuy nhiên, cách làm này bộc lộ một số nhược điểm như dễ bị nhiễu ở khu vực có ánh sáng mạnh hoặc ở trong phạm vi của nguồn sáng khác, máy không thể tự ngắt bơm được mà phun liên tục dẫn đến tốn dung dịch.
Ý tưởng thực hiện giải pháp của tác giả Dương Đình Quân là cần chế tạo một máy rửa tay diệt khuẩn tự động nhỏ gọn, chắc chắn và chống được mưa, nắng để có thể lắp đặt tại cổng trường, máy phun dung dịch trong khoảng thời gian khoảng “a giây” nếu phát hiện có bàn tay hay vật cản trong phạm vi “h cm” từ mắt cảm biến và ngừng phun trong khoảng “b giây” để chờ luợt tiết theo, máy cần có một bình chứa dung dịch để có thể hoạt động trong vòng 1 tuần mà không cần phải thêm dung dịch.
Có thể cải tiến thành nhiều máy có chức năng khác
Qua quá trình tìm hiểu, tác giả đã nghiên cứu và chế tạo máy dựa trên nguyên lý hoạt động: Cảm biến siêu âm phát ra một sóng âm (chân Trig) và đo thời gian phản hồi của sóng trên chân Echo;
Vi xử lý Arduino Uno R3 sẽ tính toán dựa vào thời gian giữa thu và phát của cảm biến siêu âm như sau: Khoảng cách đến vật cản = ½ thời gian thu phát x tốc độ truyền sóng trong không khí. Lệnh lập trình, nếu khoảng cách nhỏ hơn hoặc bằng 20 cm thì Arduino sẽ xuất tín hiệu cho mạch L298N cấp điện cho máy bơm hoạt động trong thời gian a giây, tạm dừng trong thời gian b giây, lệnh lặp lại vô hạn.
Phần khung máy cần chịu được trọng lượng khoảng 4 kg trở lên, không thấm nước và chịu được nắng để đặt ngoài trời nên tôi sử dụng xốp cứng dày 1 cm, cắt CNC và dán bằng keo 502. Khung máy có 3 lỗ tròn ở mặt trước để bố trí mắt cảm biến và vòi phun, có 01 lỗ tròn ở đáy để bố trí dây điện (nguồn) và 1 lỗ vát hình giọt nước ở mặt sau để có thể treo máy vào tường.
Đặc biệt, nhiều trường học đều có thể sử dụng máy này vì có giá thành chỉ khoảng 550.000 đồng/máy, hoạt động ổn định, rất dễ sử dụng và an toàn. Sau nhiều lần điều chỉnh thử nghiệm thì thấy thời gian 1 lần bơm phù hợp là 0,4s và thời gian nghỉ giữa hai lần liên tiếp là 3s.
Sau khi nghiên cứu và chế tạo thành công, Trường THCS & THPT Chu Văn An đã tiến hành nhân rộng và sản xuất được 14 máy đặt tại các cổng, mỗi cổng 2 máy và các khu vực bếp, hành lang… trong toàn trường.
Máy đưa vào vận hành đã thay thế công việc phun dung dịch tự động của 3 bảo vệ, giúp tiết kiệm công lao động, tiết kiệm dung dịch và thời gian sát khuẩn tay trước khi vào trường được nhanh hơn, tránh hiện tượng ùn tắc tại cổng. Giúp thực hiện tốt hơn các biện pháp phòng chống dịch Covid -19 tại đơn vị.
Tác giả cũng kiến nghị nhà trường tiếp tục đầu tư để mở rộng và phát triển thêm mô hình này, tùy biến thành các sản phẩm công nghệ khác nhau đáp ứng nhu cầu dạy học STEM và ứng dụng trong các hoạt động như chế tạo đồ dùng dạy học, chế tạo máy chống trộm…
Mạnh dạn hơn, thầy Dương Đình Quân còn gửi công trình nghiên cứu của mình tham gia dự thi “Tri thức trẻ vì giáo dục”. Chương trình do Trung ương Đoàn, Bộ Giáo dục và Đào tạo, cùng Công ty Cổ phần Tập đoàn Thiên Long phối hợp tổ chức với mong muốn được nhân rộng mô hình này tới các nhà trường.
Thầy Quân hi vọng “chiếc máy có giá thành tương đối rẻ lại thay thế được nhân lực này sẽ được nhân rộng tại nhà trường, các cơ quan và được đầu tư để cải tiến thành nhiều máy có chức năng khác không chỉ phục vụ việc sát khuẩn khi có dịch bệnh”.
