Điều khiển đèn, quạt, điều hòa qua smartphone 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA QUA SMARTPHONE SINH VIÊN NGUYỄN VĂN HÀ 15050441 LỚP DHDI11C SINH VIÊN NGÔ QUANG KHẢI 15070571 LỚP DHDI11A GVHD TS PHẠM CÔNG DUY THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài (1) Ngô Quang Khải MSSV 15070571 (2) Nguyễn Văn Hà MSSV 15050441 2 Tên đề tài ĐIỀU KHIỂN.

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA QUA SMARTPHONE SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN HÀ 15050441 LỚP : DHDI11C SINH VIÊN : NGÔ QUANG KHẢI 15070571 LỚP : DHDI11A GVHD : TS PHẠM CÔNG DUY THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Ngơ Quang Khải MSSV: 15070571 (2): Nguyễn Văn Hà MSSV: 15050441 Tên đề tài ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA QUA SMARTPHONE Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Lựa chọn vi điều khiển thích hợp - Điều khiển on/off thiết bị Wifi cảm biến chạm - Điều khiển on/off Timer - Thiết kế mạch ứng dụng thực tế Kết dự kiến - Mơ hình điều khiển thiết bị - Ứng dụng app blynk đồ án Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên Trưởng môn i năm 20… NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH HÌNH VẼ vi DANH SÁCH BẢNG ix CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Các sản phẩm thị trường Việt Nam 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Kế hoạch nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan Internet of Things 2.1.1 Internet of Things gì? 2.1.2 Internet of Things hoạt động sao? 2.2 Chip Wifi 2.2.1 Những lý để chọn ESP8266 2.3 Tổng quan ESP8266 2.3.1 ESP8266 gì? 2.3.2 Chip Wifi EXP8266EX 2.3.3 Các loại module ESP8266 có thị trường 13 2.4 Những IC liên quan board mạch 22 2.4.1 Quartz Crystal ( dao động thạch anh) 22 iii 2.4.2 IC EPROM 25LC256 23 2.4.3 IC cảm ứng điện dung 25 2.4.3.1 IC cảm ứng TTP223 25 2.4.3.2 IC cảm ứng CAP1203 27 2.4.4 IC SN74HC04DR inverters 29 2.5 App blynk 31 2.5.1 Blynk gì? 31 2.5.2 Những lý chọn Blynk 31 2.5.3 Blynk hoạt động nào? 31 2.5.4 Tính năng, đặc điểm 32 2.5.5 Cách sử dụng Blynk 33 2.5.6 Giao diện Blynk 36 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH CÔNG SUẤT 39 3.1 Giới thiệu Altium Designer 39 3.2 Thiết kế mạch nguyên lý 40 3.2.1 Thiết kế mạch điều khiển 41 3.2.2 Thiết kế mạch công suất 47 3.3 Thiết kế mạch điều khiển PCB 50 3.3.1 Thiết kế 2D mạch lớp 51 3.3.2 Thiết kế 3D 52 3.4 Kiểm tra thông số mạch in 55 CHƯƠNG LẬP TRÌNH NHÚNG CHO ESP8266 57 4.1 Giới thiệu phần mềm Arduino IDE 57 4.2 Nguyên lý truyền nhận thông tin điều khiển thiết bị với smartphone 58 iv 4.3 Lưu đồ giải thuật 59 4.4 Code ESP8266 60 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 LỜI CẢM ƠN 75 v DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng tắc Lumi Hình 1.2 Thiết bị điều khiển kênh SH – CTZ BKAV Hình 1.3 Cơng tắc ACIS Hình 2.1 Số thiết bị IoT dùng ESP Hình 2.2 Sơ đồ khối ESP8266EX Hình 2.3 Sơ đồ chân ESP8266EX 10 Hình 2.4 Hình ảnh thực tế ESP8266EX 13 Hình 2.5 ESP-01 15 Hình 2.6 ESP-02 16 Hình 2.7 ESP-03 17 Hình 2.8 ESP-12 18 Hình 2.9 Sơ đồ chân ESP-12 19 Hình 2.10 ESP-12E 19 Hình 2.11 Sơ đồ chân module ESP-12E 20 Hình 2.12 Board mạch NODEMCU v1.0 Lua - ESP8266 12-E 21 Hình 2.13 Sơ đồ chân mạch NODEMCU v1.0 Lua - ESP8266 12-E 21 Hình 2.14 Thạch anh XT 23 Hình 2.15 Mơ tả IC EPROM 25LC256 24 Hình 2.16 Thiết kế 25LC256 24 Hình 2.17 Mô tả chức IC TTP223 26 Hình 2.18 Mơ tả chức IC CAP1203 28 Hình 2.19 Sơ đồ chức SN74HC04 29 Hình 2.20 Mơ tả SN74HC04 30 Hình 2.21 Tạo “New project” 33 vi Hình 2.22 Chọn lựa ESP để kết nối 34 Hình 2.23 Chọn button Blynk 35 Hình 2.24 Chọn Pin đầu chế độ Switch 35 Hình 2.25 Giao diện ngưới dùngGiao diện Blynk 36 Hình 2.26 Thiết lập cài đặt nút nhấn điều khiển đèn 36 Hình 2.27 Thiết lập timer cho đèn lựa chọn pin 37 Hình 2.28 Giao diện điều khiển phòng ngủ sau thiết kế xong 37 Hình 3.1 Nguyên lý mạch điểu khiển 41 Hình 3.2 NodeMCU board điều khiển 42 Hình 3.3 Input TTP223 42 Hình 3.4 Output mạch điều khiển 42 Hình 3.5 Nguyên lý mạch điểu khiển dùng ESP8266EX 43 Hình 3.6 Khối dao động thạch anh 44 Hình 3.7 Khối lọc nguồn 44 Hình 3.8 Khối Flashs 44 Hình 3.9 Khối chip wifi ESP8266 45 Hình 3.10 Khối đảo ngõ 45 Hình 3.11 Khối out led báo trạng thái 46 Hình 3.12 Khối cảm ứng điện dung 46 Hình 3.13 Mạch cơng suất relay 47 Hình 3.14 Module relay kênh 47 Hình 3.15 Sơ đồ ngun lý mạch cơng suất 48 Hình 3.16 Ngõ vảo mạch công suất 49 Hình 3.17 Mạch nguồn 3.3V 49 Hình 3.18 Mạch cơng suất 50 Hình 3.19 2D top layer mạch điều khiển 51 Hình 3.20 2D bottom layer mạch điều khiển 51 Hình 3.21 2D bottom layer mạch cơng suất 52 Hình 3.22 3D top layer 52 vii Hình 3.23 3D bottom layer 53 Hình 3.24 3D top layer mạch công suất 53 Hình 3.25 3D bottom layer mạch công suất 54 Hình 3.26 Quy cách mạch in cơng ty sản xuất 55 Hình 4.1 Phần mềm Arduino IDE 57 Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật 59 Hình 5.1 Mặt mạch thực tế 70 Hình 5.2 Mặt mạch thực tế 70 Hình 5.3 Mơ hình 71 viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Sản phẩm Lumi Bảng 1.2 Sản phẩm BKAV Bảng 1.3 Sản phẩm ACIS Bảng 2.1 Mô tả chức chân ESP8266EX 10 Bảng 2.2 Các chế độ boot up ESP8266 12 Bảng 2.3 Một số loại module ESP 13 Bảng 2.4 Tên chức chân 25LC256 25 Bảng 2.5 Mô tả chức chân IC CAP1203 28 Bảng 2.6 Mô tả chân linh kiện SN74HC04 30 ix SV: Nguyễn Văn Hà Ngô Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Các sản phẩm thị trường Việt Nam Bảng 1.1 Sản phẩm Lumi Hãng sản xuất Lumi Hình ảnh Hình 1.1 Cơng tắc Lumi Thơng số kĩ - Điện áp: 150 - 250 VAC thuật - Nhiệt độ hoạt động: 0°C - 40°C - Công suất: 700w – 150W/1 nút - Kích thước: Hình vng (95mm×95mm) - Hình chữ nhật (121.5mm×80mm) - Cơng tắc cảm ứng sử dụng công nghệ điện dung, Zigbee - Điều khiển thiết bị nhà từ xa qua điện thoại thông minh có kết nối Internet Tính SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Giá thị - Giá: 1.760.000 VND trường Bảng 1.2 Sản phẩm BKAV BKAV Hãng sản xuất Hình ảnh Hình 1.2 Thiết bị điều khiển kênh SH – CTZ BKAV Thông số kĩ - Điện áp: 150 - 250 VAC thuật - Dịng tải kênh 5A Tính - Công nghệ cảm ứng điện dung, Zigbee - Điều khiển thiết bị điện nhà qua điện thoại thông minh - Giá: 3.150.000 VND Giá thị trường SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1.3 Sản phẩm ACIS Hãng sản xuất ACIS Hình ảnh Hình 1.3 Cơng tắc ACIS - Điện áp: Dòng điện xoay chiều: 80VAC ~ 240VAC, 50Hz~60Hz Thơng số kĩ - Cơng suất 5A/kênh thuật - Kích thước: L(mm) x H(mm) x D(mm): 86 x 86 x 28 (Sử dụng với đế âm tường 75 x 75) Tính Giá thị - Cơng nghệ cảm ứng điện dung độ nhạy cao cách ly hoàn toàn điện áp cao - Điều khiển thiết bị điện nhà qua điện thoại thông minh - Giá: 4.950.000 VND trường SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Ưu điểm: - Điều khiển từ xa qua smartphone - Điều khiển qua giọng nói - Công tắc cảm ứng thay cho công tắc vật lý - Hẹn bật/tắt - Thiết kế đẹp, sang trọng Nhược điểm: - Cần điều khiển trung tâm kết nối trung tâm mạng ZigBee loa thơng minh Trong sản phẩm có sản phẩm ACIS không cần điều khiển trung tâm 1.2 Giá thành cao Đặt vấn đề Ngày nay, thời đại công nghệ 4.0 ngành nghề, lĩnh vực có ảnh hưởng định có ngành Kỹ thuật điện Khái niệm smarthome đời, mang theo nhiều sản phẩm điện thơng minh có nhiều tính ưu việt Ở Việt Nam doanh nghiệp đầu lĩnh vực BKAV, Lumi, ACIS Tất nhà thông minh cơng ty phải có điều khiển trung tâm giá khơng rẻ Vậy vấn đề đặt nhà tầm trung muốn điều khiển vài thiết bị điện dân dụng có cần điều khiển trung tâm hay không? Và chúng em muốn giải đồ án Bên cạnh điều khiển smartphone chúng em có làm thêm cơng tắc cảm ứng để điều khiển song song với smartphone 1.3 Mục đích đề tài Trong q trình nghiên cứu thực đồ án nhằm giúp người học: - Tăng khả tự nghiên cứu tự học - Bước đầu tiếp xúc với thực tế, vấn đề cách giải vấn đề - Vận dụng kiến thức học, đồng thời tìm tịi kiến thức để hiểu sâu lĩnh vực 1.4 Kế hoạch nghiên cứu Để thực đồ án nhóm sinh viên kết hợp nhiều phương pháp phương tiện hỗ trợ SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp - Tham khảo liệu: ngơn ngữ lập trình C, vi xử lý, kỹ thuật số, mạch điện tử - Làm thử mạch demo - Tổng kết kinh nghiệm - Phương tiện: máy tính, Internet, thư viện, ... tài (1) : Ngô Quang Khải MSSV: 15 0705 71 (2): Nguyễn Văn Hà MSSV: 15 0504 41 Tên đề tài ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA QUA SMARTPHONE Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Lựa chọn vi điều khiển. .. Sơ đồ chân ESP -12 19 Hình 2 .10 ESP -12 E 19 Hình 2 .11 Sơ đồ chân module ESP -12 E 20 Hình 2 .12 Board mạch NODEMCU v1.0 Lua - ESP8266 12 -E 21 Hình 2 .13 Sơ đồ chân... - Điều khiển thiết bị điện nhà qua điện thoại thông minh - Giá: 4.950.000 VND trường SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Ưu điểm: - Điều khiển từ xa qua smartphone - Điều khiển