MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................................................................................................................................................................ 1

BẢNG THỐNG KÊ BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ......................................................................................................................................................................................................... 3

MỞ ĐẦU.............................................................................................................................................................................................................................................................. 7

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ PHÁO 105mm M101 VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN BUỒNG ĐẠN PHÁO 105mm M101...................9

1.1. Những vấn đề chung về pháo nòng ngắn 105mm M101......................................................................................................................................................................... 9

1.1.1. Những vấn đề chung về pháo.................................................................................................................................................................................................................... 9

1.1.2. Buồng đạn và đạn pháo 105mm M101.................................................................................................................................................................................................... 25

1.1.3. Tuổi thọ nòng, độ mòn buồng đạn và ảnh hưởng của độ mòn buồng đạn đến phát bắn........................................................................................................................ 32

1.2. Phương pháp kiểm tra, đánh giá độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101...........................................................................................................................................35

1.2.1. Khái quát về công tác kiểm tra kỹ thuật................................................................................................................................................................................................... 35

1.2.2. Kiểm tra độ mòn buồng đạn bằng thước ПЗΚ......................................................................................................................................................................................... 37

1.2.3. Thước đo độ mòn buồng đạn của pháo 105mm M101........................................................................................................................................................................... 38

1.2.4. Tiêu chuẩn phân cấp pháo mặt đất và tiêu chuẩn đánh giá độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101..................................................................................................... 42

Kết luận chương 1........................................................................................................................................................................................................................................... 44

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN BUỒNG ĐẠN CỦA PHÁO 105mm M101 ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BẰNG

ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH.............................................................................................................................................................................................................................. 45

2.1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết..................................................................................................................................................................................................................... 45

2.1.1. Điện thoại thông minh và hệ điều hành Android...................................................................................................................................................................................... 45

2.1.2. Phương thức truyền tải dữ liệu không dây Bluetooth.............................................................................................................................................................................. 49

2.1.3. Giới thiệu mạch điều khiển Arduino......................................................................................................................................................................................................... 51

2.1.4. Cảm biến tiệm cận................................................................................................................................................................................................................................... 52

2.1.5. Hệ thống đo............................................................................................................................................................................................................................................. 53

2.2. Thiết kế thiết bị đo mòn buồng đạn và phần mềm................................................................................................................................................................................ 55

2.2.1. Yêu cầu thiết kế....................................................................................................................................................................................................................................... 55

2.2.2. Xây dựng nguyên lý làm việc của thiết bị đo và phần mềm..................................................................................................................................................................... 56

2.2.3. Tính toán, thiết kế mạch điện................................................................................................................................................................................................................... 57

2.2.4. Thiết kế phần cơ khí................................................................................................................................................................................................................................ 68

2.3. Chế tạo thiết bị.......................................................................................................................................................................................................................................... 75

2.3.1. Bộ phận vỏ, đầu đo và đồ gá................................................................................................................................................................................................................... 75

2.3.2. Bộ phận mạch điện.................................................................................................................................................................................................................................. 79

Kết luận chương 2........................................................................................................................................................................................................................................... 83

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHO ARDUINO VÀ PHẦN MỀM NHẬN, XUẤT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO............................................................................. 84

3.1. Xây dựng chương trình cho Arduino Nano............................................................................................................................................................................................ 84

3.1.1. Lưu đồ thuật toán hoạt động cho Arduino Nano...................................................................................................................................................................................... 84

3.1.2. Môi trường lập trình cho Arduino – Arduino IDE...................................................................................................................................................................................... 86

3.1.3. Cấu trúc chương trình Arduino................................................................................................................................................................................................................ 87

3.1.4. Lập trình và nạp chương trình cho mạch điều khiển Arduino.................................................................................................................................................................. 90

3.2. Xây dựng phần mềm nhận, xuất, đánh giá kết quả đo.......................................................................................................................................................................... 94

3.2.1. Thuật toán cho phần mềm....................................................................................................................................................................................................................... 94

3.2.2. Môi trường lập trình cho HĐH Android - MIT App Inventor...................................................................................................................................................................... 95

3.2.3. Thiết kế giao diện hiển thị........................................................................................................................................................................................................................ 99

3.2.4. Xây dựng các Code Block..................................................................................................................................................................................................................... 104

3.2.5. Xuất phần mềm ra file............................................................................................................................................................................................................................ 108

3.3. Hướng dẫn sử dụng thiết bị và phần mềm để đo độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101............................................................................................................. 108

3.3.1. Hướng dẫn sử dụng thiết bị................................................................................................................................................................................................................... 108

3.3.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm............................................................................................................................................................................................................. 110

3.4. Kiểm nghiệm, so sánh kết quả với thước chuyên dùng..................................................................................................................................................................... 113

Kết luận chương 3......................................................................................................................................................................................................................................... 113

KẾT LUẬN ĐỒ ÁN.......................................................................................................................................................................................................................................... 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................................................................................................................... 115

PHỤLỤC...........................................................................................................................................................................................................................................................116

MỞ ĐẦU

Pháo binh là một bộ phận trong đội hình chiến đấu của Binh chủng hợp thành có vai trò quan trọng trong chiến tranh, đặc biệt là chiến tranh hiện đại, chiến đấu hiệp đồng binh chủng với qui mô lớn, thực tế của các cuộc chiến tranh cho ta thấy rõ điều này. Pháo binh của quân đội ta hiện nay được trang bị rất đa dạng, có nhiều chủng loại của các nước khác nhau, trong đó trang bị chủ yếu là do Liên Xô và Trung Quốc chế tạo. Ngoài ra trong quân đội ta còn trang bị một số loại vũ khí của Mỹ đã thu được trong chiến tranh, điển hình là pháo nòng ngắn 105mm do Mỹ chế tạo năm 1942. Hiện nay quân đội ta có rất nhiều trang bị này, đây là một loại vũ khí có nhiều ưu việt.

Pháo nòng ngắn 105mm là pháo nòng ngắn có tính cơ động cao về hỏa lực, có thể bắn được nhiều loại đạn như: đạn nổ phá sát thương, đạn khói, đạn mũi tên…với loại vũ khí này bộ đội ta đã sử dụng đạt hiệu quả cao trong chiến tranh bảo vệ Tổ quốc. Hiện nay pháo nòng ngắn 105mm được sử dụng phổ biến ở các đơn vị cấp Sư đoàn và Quân khu. Hiện nay, công tác bảo đảm kỹ thuật cho loại trang bị này còn gặp nhiều khó khăn do dụng cụ, phụ tùng, đồng bộ còn thiếu nhiều, đặc biệt là công tác kiểm tra kỹ thuật độ mòn buồng đạn – một trong bộ phận quan trọng nhất, có ý nghĩa quyết định đến cấp chất lượng của pháo.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, nhu cầu ứng dụng khoa học công nghệ vào khai thác súng pháo khí tài là một trong những vấn đề cấp thiết, đặc biệt là công tác kiểm tra kỹ thuật cho súng pháo khí tài nói chung và kiểm tra kỹ thuật cho pháo 105mm M101 nói riêng. Từ những đặc tính trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị kiểm tra và đánh giá độ mòn buồng đạn của pháo 105mm M101 được điều khiển bằng điện thoại thông minh” nhằm tiết kiệm thời gian, tăng độ chính xác và phù hợp với điều kiện phát triển hiện nay.

Nội dung cụ thể như sau:

Chương 1: Những vấn đề chung về pháo 105mm M101 và phương pháp kiểm tra, đánh giá độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101.

Chương 2: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị kiểm tra, đánh giá độ mòn buồng đạn của pháo 105mm M101 được điều khiển bằng điện thoại thông minh.

Chương 3: Xây dựng chương trình cho Arduino và phần mềm nhận, xuất, đánh giá kết quả đo.

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã thực hiện thêm nội dung kiểm tra trạng thái độ hở mặt gương khóa nòng và độ nhô kim hỏa vì có thể tận dụng được thiết bị đang đo bên trong buồng đạn. Đồng thời về phần mềm trên điện thoại, tôi có khái quát các nội dung cơ bản để giới thiệu về pháo 105 mm M101 và kiểm tra kỹ thuật pháo 105 mm M101.

Đồ án môn học của tôi được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo: ThS ……………… và các thầy giáo trong Khoa Vũ khí. Do khối lượng kiến thức lớn, nội dung nhiều nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong được sự nhận xét của các Thầy giáo, các ý kiến đóng góp của các đồng chí để tôi bổ sung và hoàn thiện kiến thức của mình.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ PHÁO 105mm M101 VÀ  PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ

ĐỘ MÒN BUỒNG ĐẠN PHÁO 105mm M101

1.1. Những vấn đề chung về pháo nòng ngắn 105mm M101

1.1.1. Những vấn đề chung về pháo

Pháo nòng ngắn 105mm do Mỹ thiết kế và chế tạo, cỡ nòng 105mm, nòng dài 25,5 lần cỡ nòng, có đường đạn tương đối cầu vồng nên thường gọi là lựu pháo 105mm. Pháo nòng ngắn 105mm do Mỹ chế tạo năm 1942, thế hệ đầu tiên là kiểu M101, sau đó được cải tiến thành nhiều kiểu (M2A2, M49, M137 và cho đến nay là kiểu M102). Kiểu M101 và M102 là hai kiểu trang bị chủ yếu cho quân Mỹ và Ngụy trước đây mà ta thu được. Hiện nay loại pháo này đang được trang bị cho quân đội ta, chủ yếu là các đơn vị thuộc khu vực phía Nam.

1.1.1.1. Công dụng

Công dụng chủ yếu của pháo nòng ngắn 105mm là:      

+ Tiêu diệt sinh lực.

+ Tiêu diệt hoặc chế áp hỏa lực bộ binh, pháo binh, xe cơ giới của địch.

+ Phá hủy công sự, kho tang bến bãi và hàng rào dây thép gai, mở đường cho bộ binh tấn công.

1.1.1.3. Đặc điểm

- Trọng lượng nhẹ (so với các loại pháo cỡ gần tương đương của pháo hệ 1 như pháo nòng ngắn 122mm, pháo 100mm);

- Bánh xe lốp hơi, dùng chung lốp với xe GMC, không có bộ phận giảm xóc;

- Giá kính ngắm tầm, hướng phân biệt;

- Hãm lùi đẩy lên hai ống kết hợp cố định vào khung trượt, liên kết với máng bằng đai ốc cán hãm lùi và liên kết với nòng bằng vòng ốc được vặn ren với nòng;

- Dầu và hơi ngăn cách nhau bằng piston libre (piston tự do);

- Khóa nòng kiểu then ngang không tự động;

1.1.1.5. Cấu tạo    

Pháo nòng ngắn 105mm là loại pháo dã chiến, khoá nòng kiểu then ngang, hãm lùi đẩy lên kiểu thủy lực và giảm xóc bằng hai bánh hơi. Pháo nòng ngắn 105mm kiểu M101 lắp trên giá M2A1 hoặc M2A2 cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

a) Thân pháo, khóa nòng

- Thân pháo:

+ Nòng pháo: là nơi chứa, thực hiện quá trình cháy, giãn nở, sinh công của thuốc phóng; tạo cho đầu đạn một sơ tốc ban đầu và tốc độ quay cần thiết để ổn định trên đường bay, đồng thời định hướng cho đầu đạn chuyển động trong không gian đến mục tiêu. Nòng pháo 105mm M101 là loại nòng đơn, nòng ngắn, có 36 rãnh xoắn phải, không có loa hãm lùi.

+ Hộp khóa nòng: dùng để chứa, giữ chắc khóa nòng và liên kết với nòng pháo. Cấu tạo hộp khóa nòng dạng hình hộp có ren lắp với nòng pháo, bệ đặt ni vô, lỗ lắp trục cần đóng mở, bên phải có lỗ ngang để lắp khóa nòng, mặt dưới có bạc đồng để khi thân pháo lùi, chỉ mòn bạc đồng này mà không làm mòn thân hộp khóa nòng.

b) Máng pháo, hệ hãm lùi đẩy lên

- Máng pháo: dùng để định hướng cho khung trượt và thân pháo chuyển động và lắp các bộ phận: hãm lùi, đẩy lên, cơ cấu tầm, cân bằng, bộ phận ngắm.

+ Máng pháo kiểu chữ U liên kết với bệ trên bằng hai trục tai máng ở vành răng tầm;

+ Đuôi máng là đường trượt cho nòng pháo khi bắn;

+ Đầu trước lắp máng có lỗ lắp cán hãm lùi;

+ Bên phải lắp bộ phận ngắm tầm và có bộ phận báo độ lùi;

Cấu tạo hãm lùi, đẩy lên pháo 105mm M101 theo kiểu dầu và hơi ngăn cách nhau bằng piston tự do, gồm các bộ phận:

+ Ống hãm lùi;

+ Cán hãm lùi và piston;

+ Cơ cấu bịt kín;

+ Cơ cấu điều chỉnh tốc độ đẩy lên;

d) Bệ dưới, xe pháo, phanh, càng

- Bệ dưới: dùng để làm bệ đỡ cho khối quay, lắp bộ phận xe pháo và bệ trên.

  Cấu tạo:

+ Phía trước có trục dọc liên kết với trục xe;

+ Ổ trục đứng để lắp trục đứng liên kết với bệ trên;

+ Phía trước ở giữa có khóa chống máng;

1.1.2. Buồng đạn và đạn pháo 105mm M101

1.1.2.1. Buồng đạn súng pháo

- Buồng đạn là một bộ phận quan trọng của nòng pháo, được gia công có độ bóng cao, có hình côn thuận tiện cho việc nạp, tháo và định vị đạn.

- Buồng đạn ngoài việc chứa liều phóng và một phần của đầu đạn nó còn có tác dụng dẫn hướng cho viên đạn khi nạp đạn và làm buồng đốt cho thuốc phóng khi cháy.

- Hình dáng và kích thước của buồng đạn phụ thuộc vào vỏ đạn (ống liều), phương pháp nạp đạn và phương pháp định vị viên đạn trong nòng.

- Định vị đạn (trong buồng đạn) là giữ cho viên đạn sau khi được tống vào buồng đạn ở vị trí nhất định sao cho hạt lửa có thể phát hỏa được khi kim hỏa mổ vào. Thông thường có các phương pháp định vị đạn như sau:

+ Định vị bằng gờ đáy hoặc gờ trên thân vỏ đạn;

+ Định vị bằng mặt côn vỏ đạn;

+ Định vị bằng mặt đầu vỏ đạn;

+ Định vị bằng các mấu giữ của khóa nòng.

1.1.2.3. Bộ đạn pháo 105mm

Đạn dùng cho lựu pháo 105mm M101 thuốc loại đạn lắp rời. Liều thuốc phóng có nhiều túi thuốc nên có thể tăng hoặc giảm để điều chỉnh được đường đạn thích hợp với tính chất mục tiêu, địa hình nhằm tăng sự linh hoạt cho hỏa lực. Gồm đầu đạn và vỏ liều:

a) Đầu đạn

Số liệu các loại đầu đạn như bảng 1.6.

b) Liều phóng cho các loại đạn

Đạn pháo 105mm M101 là đạn pháo nửa lắp liền vì vậy vỏ đạn có tác dụng đề chứa liều thuốc phóng, lắp bộ lửa, lắp với đầu đạn để tạo thành phát bắn hoàn chỉnh. Vỏ đạn dùng cho các loại đầu đạn 105mm là loại vỏ đạn hình trụ gờ nổi chiều dài 14,64 in ≈ 372mm.

1.2. Phương pháp kiểm tra, đánh giá độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101

1.2.1. Khái quát về công tác kiểm tra kỹ thuật

1.2.1.1. Khái niệm

Kiểm tra kỹ thuật là xem xét một cách cụ thể, toàn diện, chính xác về tình trạng kỹ thuật của súng pháo, khí tài, thường được tiến hành đồng thời với công tác kiểm nghiệm, là bước cơ sở để phân cấp đánh giá chất lượng và cũng là khâu quan trọng trong toàn bộ công tác quản lý kỹ thuật đối với súng pháo khí tài, ngoài ra nó còn làm cơ sở để thực hiện tốt các mặt công tác bảo đảm kỹ thuật khác như: Hướng dẫn sử dụng bảo quản, tổ chức sửa chữa, cải tiến kỹ thuật…

1.2.1.3. Yêu cầu

- Đánh giá chất lượng súng pháo khí tài một cách thận trọng và chính xác;

- Tỉ lệ súng pháo khí tài được kiểm tra phải đạt 100%;

- Kiểm tra kỹ thuật phải nhanh, gọn và an toàn;

- Đăng ký, ghi chép, báo cáo đủ, đúng quy định;

1.2.3. Thước đo độ mòn buồng đạn của pháo 105mm M101

Pháo 105mm M101 đo độ mòn buồng đạn bằng thước chuyên dùng đo đường kính buồng đạn.

1.2.3.1. Cấu tạo

Đây là thước đo loại trượt, độ chính xác 1/1000 inch (= 0,0254 mm), gồm có:

-Thước đo;

- Đoạn nối;

- Sắt chặn.

+ Lò xo lá, bu lông và đai ốc điều chỉnh.

Bu lông lắp từ mặt dưới của thân thước, xuyên qua lỗ trên con trượt, lò xo lá rồi vặn vào đai ốc điều chỉnh, khi vặn đai ốc điều chỉnh lò xo lá bị ép để giữ chắc con trượt.

- Đoạn nối:

+ Dùng để điều chỉnh thước đo: Gồm có 6 đoạn;

+ Hai đầu đoạn nối có ren để lắp vào bản lề ở thân thước và lắp các đoạn nối với nhau;

+ Mỗi đoạn nối dài 30 inch. Trên đoạn nối có khắc 30 vạch lớn đều nhau (khoảng cách giữa 2 vạch là 1 inch). Trong 1 inch lại khắc 4 vạch nhỏ;

1.2.3.2. Cách sử dụng thước

a) Chuẩn bị thước

- Chọn thước đo thích hợp với cỡ nòng (có khắc chữ trên thân thước, đoạn nối và sắt chặn).

- Lắp từng cặp gồm 3 đoạn nối với nhau và lắp vào hai bản lề trên thân thước.

- Lắp sắt chặn vào 1 đoạn nối đúng vạch số theo yêu cầu của pháo.

b) Phương pháp đo

- Lau sạch buồng đạn và thước.

- Cầm đoạn nối có sắt chặn, đẩy (hoặc kéo) đoạn nối kia cho thân thước đo quay hết cỡ trên trục bản lề.

- Đưa thước đo vào buồng đạn đến khi sắt chặn tỳ sát vào đuôi nòng thì giữ chắc lại đồng thời kéo (hoặc đẩy) đoạn nối kia làm cho thân khóa quay hết cỡ trên trục bản lề.

c) Những chú ý khi sử dụng

- Khi tháo, lắp thước không được để rơi các chi tiết.

- Khi đưa thước ra khỏi buồng đạn không được để thân thước va chạm vào nòng.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Ở chương này tôi đã giới thiệu về những vấn đề chung của pháo, nghiên cứu buồng đạn và đạn pháo 105mm M101, tìm hiểu về độ mòn buồng đạn và ảnh hưởng của độ mòn buồng đạn đến phát bắn, phương pháp kiểm tra, đánh giá độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101 làm cơ sở để tiếp tục nghiên cứu chương 2, tiến hành tính toán thiết kế thiết bị đo độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101.

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN BUỒNG

ĐẠN CỦA PHÁO 105mm M101 ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH

2.1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

2.1.1. Điện thoại thông minh và hệ điều hành Android

2.1.1.1. Điện thoại thông minh

a) Giới thiệu chung

Điện thoại thông minh hay smartphone là khái niệm để chỉ loại điện thoại di động thích hợp một nền tảng hệ điều hành di động với nhiều tính năng hỗ trợ tiên tiến về điện toán và có khả năng kết nối với nhiều thiết bị điện tử hiện đai như TV thông minh, máy tính, robot, nhà thông minh, tích hợp hoặc không trí thông minh nhân tạo, dựa trên nền tảng cơ bản của điện thoại di động thông thường (điện thoại phổ thông).

b) Xu hướng công nghệ và thiết kế

- Kích thước màn hình càng ngày càng lớn;

- Loại bỏ jack cắm tai nghe 3,5 mm, sử dụng cổng tai nghe USB-type C;

- Vi xử lý ngày càng mạnh mẽ;

- Trợ lý ảo, ra lệnh bằng giọng nói; 

- Công nghệ di động thế hệ thứ 5 (5G);

- Màng hình vô cực, độ phân giải cao;

- Smartphone trượt;

- Cụm camera đa ống kính.

2.1.1.2. Hệ điều hành Android

a) Giao diện:

Giao diện người dùng của Android dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, sử dụng cảm ứng chạm tương tự như những động tác ngoài đời thực như vuốt, chạm, kéo dãn và thu lại để xử lý các đối tượng trên màn hình.

b) Tính năng của hệ điều hành Android

- Lưu trữ: sử dụng SQLite, một cơ sở dữ liệu quan hệ, trọng lượng nhẹ cho dữ liệu lưu trữ.

- Kết nối: Hỗ trợ GSM/EDGE, IDEN, CDMA, EV-DO, UTMS, Bluetooth A2DP và AVRCP), Wifi, LTE và Wimax.

- Tin nhắn: hỗ trợ cả SMS và MMS.

- Trình duyệt web: dựa trên WebKit mã nguồn mở, cùng với V8 JavaScript của Chrome, hỗ trợ HTML5 và CSS3.

d) Ưu, nhược điểm của hệ điều hành Android

Ưu điểm:

- Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tùy biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa mà không có sự can thiệp hay cấm cản từ Google;

- Đa dạng sản phẩm, rất nhiều hãng điện thoại, thiết bị công nghệ đã ưu ái chọn Android cho thiết bị của họ, giá cả thì hợp lý từ bình dân đến cao cấp;

- Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ;

Nhược điểm:

- Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus. Do tính chất mã nguồn mở, nhiều phần mềm không được kiểm soát có chất lượng không tốt hoặc lỗi bảo mật vẫn được sử dụng;

- Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng, thiếu các ứng dụng thật sự tốt;

2.1.2. Phương thức truyền tải dữ liệu không dây Bluetooth

a) Các ứng dụng nổi bật của Bluetooth

- Điều khiển và giao tiếp không dây giữa một điện thoại di động và tai nghe không dây.

- Mạng không dây giữa các máy tính cá nhân trong một không gian hẹp đòi hỏi ít băng thông.

- Giao tiếp không dây với các thiết bị vào ra của máy tính, chẳng hạn như chuột, bàn phím và máy in.

b) Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Tiêu thụ năng lượng thấp;

- Cho phép ứng dụng được nhiều loại thiết bị gồm các thiết bị cầm tay và di động;

- Giá thành ngày càng giảm;

- Khoảng cách cho phép giao tiếp giữa hai thiết bị kết nối có thể lên đến 100m;

Nhược điểm:

- Chỉ kết nối được hai thiết bị với nhau không kết nối thành mạng;

- Khoảng cách kết nối còn ngắn so với nhiều công nghệ mạng không dây khác.

2.1.5. Hệ thống đo

Trong mọi trường hợp, một hệ thống đo thực tế bao gồm ba phần cơ bản: phần cảm nhận tín hiệu, phần gia công tín hiệu, phần hiển thị tín hiệu. Trong phần cảm nhận tín hiệu chứa phần tử quan trọng nhất của hệ thống đo là cảm biến đo cùng với các thiết bị phụ trợ cho nó. Phần thứ hai là thiết bị gia công tín hiệu với các mạch đã được thiết kế chế tạo phù hợp với đối tượng và cảm biến đo như khuếch đại, lọc, phân tích. Phần thứ ba chứa đựng các thiết bị hiển thị, phân tích và lưu giữ số liệu.

2.2. Thiết kế thiết bị đo mòn buồng đạn và phần mềm

2.2.1 Yêu cầu thiết kế

2.2.1.1. Thiết bị

Thiết bị hoạt động theo đúng các yêu cầu sau:

- Các khối hoạt động theo đúng chức năng đã lập trình, đáp ứng nhanh khi nhận được tín hiệu điều khiển.

- Đo và tính toán được độ mòn buồng đạn.

- Xác định được trạng thái kim hỏa và độ hở mặt gương khóa nòng, so sánh với yêu cầu.

2.2.1.2. Phần mềm

Phần mềm trên điện thoại hệ điều hành Android cần có đủ các chức năng chính sau:

- Phát tín hiệu điều khiển thiết bị;

- Nhận, tính toán và hiển thị dữ liệu từ thiết bị;

- Các tính năng dùng để tra cứu dữ liệu khác như:

+ Giới thiệu về pháo 105mmM101;

+ Đồng bộ;

+ Tính năng kỹ chiến thuật;

2.2.2. Xây dựng nguyên lý làm việc của thiết bị đo và phần mềm

2.2.1.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị

Thiết bị khi đưa vào buồng đạn bị thành buồng đạn ép lại làm khoảng cách của đầu cảm biến với đầu đo thay đổi, giá trị khoảng cách giữa đầu đo và đầu cảm biến là giá trị đo.

2.2.1.2. Nội dung và nguyên lý làm việc của phần mềm

a) Nội dung

Phần mềm được thiết kế với mong muốn đây vừa là phần mềm điều khiển, nhận, xuất và đánh giá kết quả đo vừa là sổ tay điện tử phục vụ cho cán bộ, nhân viên kỹ thuật thực hiện các công tác kiểm tra kỹ thuật.

- Phần mềm bao gồm các nội dung sau:

+ Giới thiệu chung về pháo 105mm M101;

+ Hướng dẫn kiểm tra kỹ thuật theo phương pháp truyền thống và các tiêu chuẩn đánh giá;

+ Hướng dẫn sử dụng phần mềm, thiết bị đo để đo độ mòn buồng đạn;

b) Nguyên lý

Phần mềm được tạo ra mang định dạng APK cho hệ điều hành Android. Phần mềm được cài đặt bình thường như các ứng dụng ngoài cửa hàng ứng dụng của Google.

Phần mềm hoạt động tương tự như các phần mềm tài liệu khác. Các nội dung của phần mềm sẽ được hiển thị ở trang đầu tiên khi người dùng mở ứng dụng. Từ trang này, với các thao tác chạm để lựa chọn nội dung cần truy cập, phần mềm sẽ chuyển hướng hoặc mở những nội dung tương ứng đó.

2.2.3. Tính toán, thiết kế mạch điện

2.2.3.1. Thiết kế sơ đồ khối thiết bị

Sơ đồ khối thiết bị như hình 2.4.

Chức năng của từng khối:

- Khối nguồn: Thông qua biến áp cấp nguồn cho các khối khác hoạt động và biến áp để sạc cho nguồn;

- Khối thu thập dữ liệu: Gồm các cảm biến đo để thu thập dữ liệu về độ hở mặt gương khóa nòng, độ nhô kim hỏa và độ mòn buồng đạn;

- Khối xử lý và điều khiển: Nhận tín hiệu lấy được từ khối truyền nhận dữ liệu, nhận giá trị từ khối thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và truyền dữ liệu đến khối truyền nhận dữ liệu.

2.2.3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điện

Sơ đồ nguyên lý mạch điện của thiết bị như hình 2.14.

2.2.4. Thiết kế phần cơ khí

2.2.4.1. Thiết kế phần vỏ thiết bị

Phần vỏ thiết bị được thiết kế có hình dáng kích thước tương tự như vỏ liều đạn 105mm M101.

Kích thước cụ thể như hình 2.19, 2.20 như hình 2.1.6.

2.2.4.3. Thiết kế đồ gá

a) Gá công tắc nguồn

Dùng để cố định công tắc nguồn (công tắc nhấn giữ) bên trong thiết bị, đầu công tắc sâu hơn so với bề mặt đáy đạn.

b) Gá chân sạc

Gá chân sạc như hình 2.24.

d) Gá cảm biến tiệm cận đo độ mòn buồng đạn

Gá cảm biến tiệm cận đo độ nhô kim hỏa và độ hở mặt gương khóa nòng như hình 2.26.

2.3. Chế tạo thiết bị

2.3.1. Bộ phận vỏ, đầu đo và đồ gá

Bộ phận vỏ gồm phần thân và phần đáy:

2.3.1.1. Chế tạo phần thân thiết bị

- Phần thân thiết bị được chế tạo bằng cách tiện ống nhựa PPR Ø110x360x10.

+ Ống nhựa PPR (Polypropylen random) có tính dẫn nhiệt thấp, không làm mất nhiệt năng, chịu được áp suất 20bar, nhiệt độ lên đến 90 độ C;

+ Độ bền cơ học cao, chịu được ứng suất tốt kể cả chấn động mạnh như động đất;

- Kích thước chế tạo thực hiện như đã xác định ở chương 2 (hình 2.17).

2.3.1.3. Chế tạo phần đầu đo

a) Đế cố định

Phần đế cố định của đầu đo được chế tạo bằng cách tiện nhựa POM, kích thước như đã thiết kế ở chương 2.

b) Đế di động, thân đo, con trượt

Do không có đủ điều kiện về kinh tế nên phần đế di động, thân đo, con trượt được chế tạo dạng mô hình thử nghiệm bằng phương pháp in 3d nhựa. Nếu có điều kiện nên gia công bằng kim loại không nhiễm từ tính hoặc vật liệu composite có đồ cứng và chịu mài mòn tốt.

2.3.2. Bộ phận mạch điện

Trong thiết bị phần lớn sử dụng các module có sẵn, nên chỉ cần đấu nối đúng với sơ đồ nguyên lý, không tiến hành làm board mạch. Các bước gồm:

- Bước 1: Đấu nối khối nguồn;

+ Đấu bộ nguồn pin vào Mạch sạc và ổn định HX-4S-A01;

+ Nối mát chân (P-) của HX-4S-A01 và nối với chân sạc âm;

+ Nối chân (P+) của HX-4S-A01 với Đi-ốt và chân sạc dương sao cho chiều Đi-ốt là chiều cho dòng điện đi từ chân sạc vào mạch;

- Bước 2: Đấu nối khối xử lý và điều khiển với khối thu thập dữ liệu;

+ Nối cảm biến tiệm cận đo độ hở mặt gương khóa nòng với Arduino;

+ Nối cảm biến tiệm cận đo độ nhô kim hỏa với Arduino;

+ Nối cảm biến tiệm cận Analog với Arduino thông qua mạch chuyển đổi AA118

- Bước 4: Đấu nối khối xử lý và điều khiển với khối nguồn (biến áp LM2596);

- Bước 5: Đấu nối khối nguồn với khối thu thập dữ liệu và nối mát.

+ Nối nguồn cho cảm biến tiệm cận đo độ hở mặt gương khóa nòng và độ nhô kim hỏa từ LM2596;

+ Nối nguồn cho cảm biến tiệm cận Analog từ HX-4S-A01.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong chương 2, tôi đã nghiên cứu được cơ sở lý thuyết về điện thoại thông minh, hệ điều hành Android, Bluetooth, Arduino và các cảm biến tiệm cận để đo khoảng cách; xây dựng yêu cầu, nguyên lý hoạt động cho thiết bị và phần mềm; lựa chọn linh kiện, từ đó xây dựng sơ đồ đấu nối cho thiết bị; xây dựng lưu đồ thuật toán cho cả Arduino và phần mềm trên điện thoại để làm cơ sở cho chương 3 tiến hành chế tạo, gá đặt và tìm hệ số chuyển đổi khoảng cách với số hóa giá trị.

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHO ARDUINO VÀ PHẦN MỀM NHẬN, XUẤT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO

3.1. Xây dựng chương trình cho Arduino

3.1.1. Lưu đồ thuật toán hoạt động cho Arduino Nano

Giải thích nguyên lý hoạt động của Arduino như sau:

Khi khởi động thiết bị, nguồn điện cấp cho Arduino và toàn bộ module hoạt động. Các giá trị của module liên tục được gửi về cho Arduino.

Nếu thiết bị ở trạng thái bình thường (không đo), cảm biến đo độ hở mặt gương khóa nòng và độ nhô kim hỏa không nhận được tín hiệu từ trường sẽ cho ra tín hiệu có mức logic thấp, Arduino sử dụng điện trở trong để xem các mức logic này là cao (giá trị là “1”). Nếu Arduino nhận giá trị logic là thấp thì gán biến giá trị (nhoKH, hoMGKN) bằng “1”, ngược lại bằng “0”.

Cuối cùng của một vòng lặp, Arduino sẽ gửi kết quả số các giá trị đo cho module Bluetooth, module này sẽ kết nối với điện thoại và gửi giá trị lên phần mềm để phần mềm xuất kết quả.

3.1.2. Môi trường lập trình cho Arduino - Arduino IDE

Về cơ bản, trình soạn thảo code Arduino IDE có giao diện khá đơn giản và quen thuộc trông giống như các phần mềm text editor phổ biến như Notepad.

Chúng ta truy cập vào trang web http://arduino.cc/en/Main/Software và tải về chương trình Arduino IDE phù hợp với hệ điều hành của máy mình bao gồm Windows, Mac OS hay Linux.

.1.3. Cấu trúc chương trình Arduino

* Phần 1: Khai báo biến

Đây là phần khai báo kiểu biến trong Arduino IDE, tên các biến, định nghĩa các chân trên board một số kiểu khai báo biến thông dụng:

 #define

Nghĩa của từ define là định nghĩa, hàm #define có tác dụng định nghĩa, hay còn gọi là gán, tức là gán một chân, một ngõ ra nào đó với 1 cái tên.

*  Phần 2: Thiết lập (void setup())

Phần này dùng để thiết lập cho một chương trình Arduino IDE, cấu trúc của nó là:

void setup()

* Phần 3: Vòng lặp

Dùng để viết các lệnh trong chương trình để mạch Arduino thực hiện các nhiệm vụ mà chúng ta mong muốn, thường bắt đầu bằng:

void loop()

3.2. Xây dựng phần mềm nhận, xuất, đánh giá kết quả đo

3.2.1. Thuật toán cho phần mềm

Lưu đồ thuật toán cho phần mềm trên điện thoại như hình 3.6.

Phần mềm được lập trình có nhiều tính năng như các tính năng về giới thiệu, thông số kỹ thuật, cấu tạo, bộ đạn, đồng bộ, hướng dẫn sử dụng, kiểm tra kỹ thuật pháo,… kết nối với thiết bị đo độ mòn buồng đạn để nhận, tính toán, xuất giá trị và đánh giá kết quả đo.

Nhưng trong bản thuyết minh này tôi tập trung trình bày nguyên lý hoạt động của tính năng nhận, xuất, đánh giá kết quả đo.

Khi phần mềm kết nối thiết bị qua Bluetooth, phần mềm nhận kết quả từ thiết bị gửi lên, đây là giá trị thô, không phải kết quả hiển thị.

3.2.2. Môi trường lập trình cho hệ điều hành Android - MIT App Inventor

MIT App Inventor là một ứng dụng web, mã nguồn mở được cung cấp bởi Google và duy trì, phát triển bởi MIT với đường dẫn web: https://ai2.appinventor.mit.edu, ứng dụng này cho phép người dùng có thể lập trình để tạo ra những phần mềm cho hệ điều hành Android.

3.2.2.1. Trang thiết kế (Designer)

Trong trang thiết kế chứa đựng tất cả các công cụ cần thiết cho việc thiết kế giao diện ngoại quan cho phần mềm, từ vị trí, ký tự, màu sắc, hình ảnh, video, …

3.2.2.3. Ưu và nhược điểm của MIT App Inventor

Ưu điểm:

- Thiết kế và lập trình đơn giản, lập trình viên không cần hiểu biết quá sâu về hệ điều hành Android cũng như ngôn ngữ lập trình của Android;

- Chương trình luôn được cập nhật online vào tài khoản, không bị mất đi khi mất điện, thuận tiện cho chỉnh sửa và phát triển sau này;

Nhược điểm:

- Cần có kết nối mạng để thực hiện trên web. (Vấn đề này đã được giải quyết khi Google đã cho ra đời bản offline trên máy tính, người dùng tải và cài đặt Client như các phần mềm máy tính khác và thực hiện lập trình như trên web);

- Lập trình tương đối cơ bản, các tính năng có sẵn, nếu muốn lập trình chuyên sâu, lập trình viên phải phối hợp với ngôn ngữ lập trình khác;

3.2.3. Thiết kế giao diện hiển thị (trang Designer)

Nội dung thiết kế này rất lớn với nhiều thao tác, nên trong đồ án này chỉ trình bày nội dung một số mục làm mẫu.

Phần mềm thiết kế chia làm 4 màn hình (Screen):

- Screen1: Hiển thị mục lục để truy cập vào các màn hình khác để hiển thị các nội dung mong muốn.

- Screen2: Là màn hình hiển thị kết quả đo từ thiết bị.

- Screen3 và Screen4: Là màn hình hiển thị nội dung về pháo 105mm M101.

3.2.4. Xây dựng các Code Block

Các Code Blocks có thao tác kéo thả tương tự như ở trang thiết kế giao diện. Cụ thể:

Để thực hiện nội dung sau: Khi ta chọn mục Giới thiệu pháo 105mm M101 trong mục lục thì xuất hiện các mục nhỏ bên trong đồng thời dấu cộng bên trái chuyển thành dấu trừ.

Giải thích code block này như sau:

Khi GT_Tieu_de (Giới thiệu pháo 105mm M101) được chọn thì xét trạng thái của các mục con đã hiển thị chưa (Visible), nếu đã hiển thị thì đóng nó lại (Visible → false) đồng thời chuyển dấu bên trái của dòng Giới thiệu pháo 105mm M101 (GT_Dau) thành hình có dấu cộng. Nếu GT_ND không hiển thị, thì mở nó lên và chuyển GT_Dau thành dấu trừ.

3.2.5. Xuất phần mềm ra file

Chọn mục Build để tiến hành xuất file với 2 hình thức tải về:

- App (provide QR code for .apk): Mục này cho phép người dùng tải file .apk về điện thoại bằng cách quét mã QR trên màng hình máy tính. File .apk được tải về lưu tại thư mục Download mặc định trên điện thoại.

- App (save .apk to my computer): Mục này cho phép người dùng tải file .apk về máy tính, muốn cài trên điện thoại cần sao chép từ máy tính sang. File .apk được tải về cần chọn thư mục lưu lại trên máy tính.

3.3. Hướng dẫn sử dụng thiết bị và phần mềm để đo độ mòn buồng đạn pháo 105mm M101

3.3.1. Hướng dẫn sử dụng thiết bị

3.3.1.1. Hướng dẫn sạc pin

Thiết bị sử dụng được hầu hết các loại sạc laptop có thông số từ 16,8V đến 17V có jack cắm kiểu DC 5,5x2,1mm.

Khi cắm sạc nên tắt thiết bị.

Khi sạc đèn xanh báo hiệu sẽ sáng.

3.3.1.3. Hướng dẫn đo

- Mở thiết bị: Ấn nút màu xanh lá dưới đáy thiết bị, đèn xanh sáng, đèn đầu đo sáng;

- Dùng điện thoại mở phần mềm chọn vào nút “Kết quả đo bằng thiết bị” và kết nối Bluetooth với thiết bị;

- Mở khóa nòng pháo, đưa thiết bị vào buồng đạn cho đến khi gờ đáy đạn chạm vào mặt đuôi nòng;

.3.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm

3.3.2.1. Hướng dẫn cài đặt phần mềm

Phần mềm sau khi được tải về và lưu file vào điện thoại được tiến hành cài đặt bình thường như những phần mềm khác. Trường hợp điện thoại yêu cầu xác nhận và cấp quyền cài đặt ứng dụng ngoài CH Play. Tùy theo điện thoại mà mục này có thể ở Cài đặt → An toàn và bảo mật → Không rõ nguồn gốc. Chọn mở “Không rõ nguồn gốc” để cho phép cài đặt ứng dụng bên ngoài CH Play.

3.3.2.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm

Mở phần mềm, tại giao diện trang chủ để xem các nội dung về pháo 105mmM101, ta chọn các nội dung được trình bày sẵn.

3.4. Kiểm nghiệm, so sánh với thước chuyên dùng

Tiến hành kiểm nghiệm so sánh thiết bị với 10 lần đo trên cùng một khẩu pháo, góc đo trong buồng đạn tương ứng với nhau.

Kết luận: Qua quá trình kiểm nghiệm, so sánh kết quả đo với thước chuyên dùng trên pháo cụ thể, ta thấy kết quả đo của thiết gần giống với thước chuyên dùng. Những giá trị sai số trong kết quả do nhiều nguyên nhân mang lại như: vật liệu gia công thiết bị không đạt tiêu chuẩn về độ cứng, gia công thiết bị còn chưa đảm bảo độ chính xác, thiết bị điện hoạt động chưa thật sự ổn định, …

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Trong chương 3, lấy cơ sở tính toán, thiết kế, chế tạo ở chương 2, tôi đã tiến hành xây dựng lưu đồ thuật toán, lập trình chương trình cho thiết bị và phần mềm. hướng dẫn sử dụng thiết bị và phần mềm, tiến hành kiểm nghiệm so sánh kết quả giữa thiết bị và thước đo chuyên dùng trên pháo thật.

KẾT LUẬN ĐỒ ÁN

Sau gần sáu tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp với sự hướng dẫn của thầy: ThS ……………… và các thầy trong khoa Vũ khí trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

Để hoàn thành đồ án tôi đã vận dụng những kiến thức đã học cùng với nghiên cứu trên tài liệu, trực tiếp trên trang bị, được giáo viên hướng dẫn tận tình để thực hiện đồ án một cách nghiêm túc, đầy đủ các nội dung, yêu cầu cũng như tiến trình đồ án đã đề ra; đạt được chất lượng và thời gian quy định.

Qua quá trình làm đồ án, bản thân rút ra được những bài về phương pháp nghiên cứu khoa học, biết đặt vấn đề một cách lô gíc, khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học về kiến thức cơ bản và kiến  thức chuyên ngành; rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, rõ ràng, đầy đủ, sâu sắc, tác phong làm việc khoa học.

Đồ án đã đạt được những nội dung cơ bản sau: đã nghiên cứu những vấn đề chung về pháo nòng ngắn 105mm M101 như thông số kỹ thuật, cấu tạo, đồng bộ, bộ đạn, tuổi thọ của nòng súng pháo và độ mòn buồng đạn, thước đo độ mòn buồng đạn pháo; đã thiết kế, chế tạo được thiết bị đo độ mòn buồng đạn và phần mềm nhận xuất kết quả trên hệ điều hành Android, tích hợp kiến thức cơ bản về pháo 105mm M101 vào phần mềm làm tài liệu tham khảo sau này; kiểm nghiệm so sánh thiết bị với thước đo chuyên dụng và kết luận.

Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian nên không tránh khỏi những thiếu sót, thiết bị chế tạo còn đơn sơ, giản lược, kết quả đo còn chưa thật sự chính xác do nhiều yếu tố về kỹ thuật vật liệu, kỹ thuật gia công cơ khí và sự ổn định của thiết bị điện, nhưng thiết bị này hoạt động đúng với nguyên lý đo độ mòn buồng đạn trên pháo 105mm M101, cho kết quả chấp nhận được lam cơ sở để phát triển các thiết bị tương tự sau này. Rất mong được sự thông cảm và góp ý xây dựng để đồ án càng ngày được hoàn thiện hơn.

Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự và các thầy trong khoa Vũ khí, đặc biệt là thầy ThS ………………  đã tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành đồ án này./.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Văn Tý, Đồ án tốt nghiệp Đại học: Nghiên cứu đặc điểm kết cấu và mô phỏng quá trình quy không hiệu chỉnh pháo 105mm M101, Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, 2019.

[2] Phạm Minh Tuấn, Arduino cho người mới bắt đầu, Github IoT Maker Viet Nam.

[3] Khổng Đình Tuy, Nguyên lý kết cấu vũ khí có nòng, Học viện Kỹ thuật quân sự, 2003.

[4] Nguyễn Đinh Anh Vũ, Mô phỏng quy trình kiểm tra kỹ thuật pháo 105mm M101, 2016.

[5] Tony Gaddis and Rebecca Halsay, Starting out with App Inventor for Android, 2015.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"