Báo cáo bài tập lớn môn “thiết kế hệ thống cơ điện tử”

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơ Khí - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH QUẠT ĐIỆN THƠNG MINH GVHD : Ths Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực : Nguyễn Khắc Bắc 2018605258 Nguyễn Hữu Đức 2018605534 Nguyễn Ngọc Hiệu 2018605834 Hà Nội - 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời buổi nay, mà công nghệ thông tin ngày phát triển giới Việt Nam dần khẳng định vị kinh tế thị trường Cùng với đời thiết bị thông minh Việc đời nhiều thiết bị thông minh phát triển không ngừng khoa học công nghệ làm xuất đối tượng phức tạp khó để điều khiển Xuất nhiều yếu tố mà điều khiển lý thuyết thông thường có sẵn Đây động lực để nghiên cứu tìm hiểu phương pháp điều khiển điều khiển thông minh Hiện nay, điều khiển thông minh sử dụng phổ biến điều khiển mờ, mạng nơ ron, thuật toán di chuyển Ứng dụng lĩnh vực: khí, cơng nghệ thơng tin, điện tử vào đời sống để giảm thiểu sức lao động người tăng tiện nghi cho sống để góp phần vào phát triển phương pháp điều khiển thơng minh Nhóm tìm hiểu sơ lược tư vấn nhiệt tình từ thầy hướng dẫn môn định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mơ hình quạt điện thông minh” Đồ án lấy đối tượng nghiên cứu thiết kế quạt điều hòa nước sử dụng rộng rãi đời sống Đề tài thiết kế để quạt điều hịa thơng minh, tiện dụng chạy tự động với luật điều khiển mờ kết hợp với điều khiển qua Webserver Đồ án tốt nghiệp điện tử với mong muốn hồn thành tốt mơn học, học hỏi thêm kiến thức, đồng thời đồ án đóng góp hữu ích rộng rãi vào sống I LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài này, nhóm em nhận nhiều hỗ trợ, góp ý hướng dẫn nhiều người Đầu tiên, nhóm em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến THS.Nhữ Qúy Thơ, giảng viên khoa Cơ khí Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội hướng dẫn, giúp đỡ tận tình suốt trình làm đề tài Ngồi ra, nhóm em muốn cảm ơn thầy Khoa Cơ Khí Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, nhóm em xin cảm ơn giáo viên phản biện thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn đồ án dành thời gian nhận xét, đánh giá giúp đỡ nhóm em trình bảo vệ luận văn Đồ án khơng hồn thành tốt đẹp khơng có giúp đỡ tất người Một lần nhóm em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực hiên Nguyễn Ngọc Hiệu Nguyễn Khắc Bắc Nguyễn Hữu Đức II MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC BẢNG BIỂU .VII CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUẠT ĐIỆN THÔNG MINH .1 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Các vấn đề đặt 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Giới hạn, phạm vi nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống khí 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý chung loại quạt 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý quạt điều hòa 2.2 Hệ thống điện, điều khiển 2.2.1 Phương pháp điều khiển động xoay chiều pha 2.2.2 Luật điều khiển mờ ứng dụng 15 2.2.2.1 Luật điều khiển mờ 15 2.2.2.2 Ứng dụng điều khiển mờ 21 2.3 Hệ thống cảm biến điều khiển 21 2.3.1 Hệ thống cảm biến 21 2.3.2 Hệ thống điều khiển 23 2.3.3 Mối tương quan nhiệt độ độ ẩm 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH QUẠT ĐIỆN THÔNG MINH 31 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí 31 3.2 Tính tốn, thiết kế hệ thống điện 36 3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển 37 3.3.1 Hệ thống điều khiển 37 3.3.2 Thiết kế luật điều khiển mờ 41 3.3.3 Lưu đồ hệ thống điều khiển webserver 47 III CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN .52 4.1 Kết đạt 52 4.1.1 Mô hình sản phẩm thực tế 52 4.1.2 Mơ hình web điều khiển thực tế 54 4.1.3 Hoạt động thực tế hệ thống 57 4.1.4 Hạn chế 58 4.2 Định hướng phát triển 58 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO VIII PHỤ LỤC IX IV DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ đấu dây quạt trần .6 Hình 2.2 Sơ đồ đấu dây quạt bàn .7 Hình 2.3 Cấu tạo chung quạt điều hịa .7 Hình 2.4 Sơ đồ mạch điều khiển quạt 10 Hình 2.5 Các phương pháp điều áp pha .11 Hình 2.6 Đồ thị dạng xung điều chế PWM 12 Hình 2.7 Mạch phát điểm 13 Hình 2.8 Xung đầu vào, mạch phát điểm 14 Hình 2.9 Mạch cơng suất 14 Hình 2.10 Dạng xung mở triac .15 Hình 2.11 Miền xác định miền tin cậy tập mờ 15 Hình 2.12 Giải mờ theo nguyên lý trung bình 19 Hình 2.13 Giải mờ theo nguyên lý cận trái 19 Hình 2.14 Giải mờ theo nguyên lý cận phải 19 Hình 2.15 Miền xác định tập mờ 20 Hình 2.16 Các khối chức điều khiển mờ 20 Hình 2.17 Module cảm biến DHT11 21 Hình 2.18 Sơ đồ chân Kit Wifi Esp8266 23 Hình 2.19 Arduino Uno R3 thực tế 23 Hình 2.20 Giao diện phần mềm Matlab 25 Hình 2.21 Giao diện cửa sổ thư viện Simulink 26 Hình 2.22 Giao diện Fuzzy Logic Toolbox 27 Hình 2.23 Mối tương quan nhiệt độ độ ẩm 29 Hình 3.1 Quạt điều hòa nước Hongxin 31 Hình 3.2 Tổng quan quạt điều hịa HongXin 32 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống quạt thông minh .32 Hình 3.4 Động quạt điều hòa HongXin 34 Hình 3.5 Động máy bơm nước module DHY-16 35 Hình 3.6 Cánh quạt điều hòa 36 Hình 3.7 Triac BTA136 37 V Hình 3.8 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .38 Hình 3.9 Cấu trúc điều khiển mờ điều khiển quạt máy bơm 41 Hình 3.10 Mờ hóa đầu vào nhiệt độ .42 Hình 3.11 Mờ hóa đầu vào độ ẩm 42 Hình 3.12 Mờ hóa đầu thời gian trễ động quạt động bơm nước 43 Hình 3.13 Xây dựng luật điều khiển mờ 44 Hình 3.14 Kết đầu biểu diễn luật mờ .45 Hình 3.15 Đồ thị quan hệ đầu vào luật mờ 45 Hình 3.16 Khảo sát thời gian trễ Matlab Simulink .46 Hình 3.17 Mơ đầu thời gian trễ code mờ proteus 46 Hình 3.18 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống quạt 47 Hình 3.19 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Arduino 48 Hình 3.20 Lưu đồ thuật toán điều khiển Kit Wifi ESP8266 49 Hình 3.21 Mạch nguyên lý vẽ altium 50 Hình 3.22 Mạch in thiết kế phần mềm altium 50 Hình 3.23 Giao diện app điều khiển Wifi 51 Hình 4.1 Mặt trước sản phẩm thực 52 Hình 4.2 Mặt sản phẩm thực tế .53 Hình 4.3 Mạch điện điều khiển hệ thống 54 VI DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Sự tương quan nhiệt độ độ ẩm môi trường 28 Bảng 3.1 Phạm vi biến ngôn ngữ cho biến 41 Bảng 3.2 Luật hợp thành động quạt máy bơm .43 Bảng 3.3 Giá trị điện áp với thời gian trễ 44 VII float M,N,O,P,Q,R,S,V,T; unsigned long interval=500; // thời gian chờ unsigned long previousMillis=0; // millis() trả lại thời gian void setup() { Serial.begin(115200); espSerial.begin(115200); Serial.println("Program started"); LCD.init(); LCD.backlight(); LCD.print("nhdo:"); LCD.setCursor(8,0); LCD.print("hum:"); //LCD.createChar(1,degree); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("OT1:"); LCD.setCursor(9,1); LCD.print("OT2:"); pinMode(Triac_Pin1, OUTPUT);// đặt triac quat output pinMode(Triac_Pin2, OUTPUT);// đặt triac bom output attachInterrupt(0, zero_crosss_int1, RISING); //pin d2 attachInterrupt(1, zero_crosss_int2, RISING); //pin d2 } void zero_crosss_int1() { float dimtime1 = (1000 * thoigian1); delayMicroseconds(dimtime1); // thời gian mở quạt digitalWrite(Triac_Pin1, HIGH); delayMicroseconds(10); // For 50hz // triac quat high // delay digitalWrite(Triac_Pin1, LOW); // triac đóng } X void zero_crosss_int2() { float dimtime2 = float(1000 * thoigian2); delayMicroseconds(dimtime2); // thời gian mở digitalWrite(Triac_Pin2, HIGH); delayMicroseconds(10); // tần số 50hz // triac bơm nước high // digitalWrite(Triac_Pin2, LOW); delay thời gian đóng // đóng triac } void loop() { DHT.read(DHT11_PIN); StaticJsonBuffer jsonBuffer; JsonObject& data = jsonBuffer.createObject(); //Obtain Temp and Hum data dht11_func(); //Assign collected data to JSON Object data["humidity"] = hum; data["temperature"] = temp; data.printTo(espSerial); jsonBuffer.clear(); delay(2000); unsigned long currentMillis = millis(); // so sánh thời gian thực tế if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillis) >= interval) { LCD.setCursor(5,0); LCD.print(temp); LCD.setCursor(14,0); LCD.print(hum); TAPMO(); GIAIMO(); XI thoigian1 = output1; thoigian2 = output2; LCD.setCursor(4,1); LCD.print(thoigian1); LCD.setCursor(13,1); LCD.print(thoigian2); zero_crosss_int1(); zero_crosss_int2(); previousMillis = millis(); } } void TAPMO() { //////////nhiet do///////// if(temp 20 && temp 25 && temp