(TIỂU LUẬN) báo cáo CUỐI kỳ môn học ỨNG DỤNG máy TÍNH TRONG đo LƯỜNG và điều KHIỂN sản PHẨM điều KHIỂN GIÀN PHƠI QUẦN áo tự ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN HỌC : ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN SẢN PHẨM : ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG Giảng viên : Hồng Văn Mạnh Sinh viên : 18021417 Ngơ Đức Văn 18021283 Nguyễn Xuân Toàn Mục lục Đặt vấn đề .2 Tổng quan đề tài nghiên cứu 1.1 Mục tiêu 1.2 Nội dung 1.3 Các yếu tố 1.4 Sơ đồ điều khiển 1.5 Thiết kế Thiết kế hệ thống điều khiển .4 2.1 Các thiết bị vào 2.1.1 Vi điều khiển ESP 8266 2.1.2 Cảm biến mưa 2.1.3 Động giảm tốc 2.1.4 Công tắc hành trình 2.2 Thiết kế mạch điều khiển 2.2.1 Chức điều khiển chiều động .7 2.2.2 Xây dựng mạch điều khiển Thiết kế phần khung – khí 3.1 Khung 3.2 Bánh răng/ puly .9 3.3 Dây curoa 10 Hình ảnh thực tế : 11 Thiết kế giao diện điều khiển Android 11 4.1 Blynk 11 4.2 Tại lại dùng Blynk ? 11 4.3 Hướng dẫn sử dụng với App Blink: 12 4.4 Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị điện qua Bluetooth: .12 4.4.1 Cài đặt với app Blynk 13 4.4.2 Thiết kế giao diện: 14 4.5 Mô tả phần mềm nạp chương trình cho Arduino IDE: .16 4.5.1Về giao diện: 16 4.5.2 Mã lập trình .17 Giao diện app Blynk kết nối điều khiển 20 Họ tên Nguyễn Xn Tồn Ngơ Đức Văn Đặt vấn đề Ngày với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, làm cho sống ngày nâng cao mặt sinh hoạt hàng ngày sản xuất Với xu hướng tự động hoá mục tiêu tăng suất lao động nhiều thiết bị máy móc mạch điện tử nghiên cứu ứng dụng thực tế Với đời mạch điện tử làm tăng đáng kể suất lao động làm giảm sức lao động người trình sản xuất - Vì vậy, ứng dụng mang tính tự động ngày sử dụng rộng rãi Trong có đóng gióp khơng nhỏ kỹ thuật vi điều khiển Các vi điều khiển liên tục cải tiến sử dụng ngày phổ biến mặt đời sống xã hội Hầu hết thiết bị ứng dụng từ thiết bị tự động cho văn phịng đến gia đình hay nhà xưởng dùng thiết bị vi xử lí đem lại tiện nghi cho người thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa - Giàn phơi quần áo tự động vấn đề phức tạp ngày trở nên đơn giản dễ làm Không cần phải tự tay thu quần áo trời mưa, cho quần áo phơi trời nắng trước nữa, áp dụng kiến thức học để tạo mạch vi điều khiển đơn giản để điều khiển giàn phơi từ xa tự động - Với suy nghĩ đỏ, nhóm chúng em thực đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo giàn phơi tự động” Tổng quan đề tài nghiên cứu 1.1 Mục tiêu - Nghiên cứu xây dựng mơ hình điều khiển dựa module wifi ESP8266 V12E Làm quen với việc tính tốn thiết kế, chế tạo, ngun lý hoạt động mơ hình củng cố phần lý thuyết mạch điện tử, cảm biến mạch điều khiển vi điều khiển 1.2 Nội dung Nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống giàn phơi tự động “ Ý TƯỞNG - Khó khăn phơi quần áo mà trời mưa, khơng có nhà quần áo bị ướt - Ở chung cư,tịa nhà cao tầng, khơng gian để phơi đồ nhỏ, với số giá phơi đồ chiếm diện tích lớn, mà lượng quần áo phơi lại nhiều 1.3 Các yếu tố a Đầu vào : - Cảm biến mưa b Đầu : - Tự thu quần áo có mưa - Tự kéo phơi nắng Nút bấm điều khiển Hiển thị lưu trữ thông tin blynk Ứng dụng vào thực tế, thay đổi thông số phù hợp Điều khiển giám sát qua smartphone 1.4 Sơ đồ điều khiển 1.5 Thiết kế − Hệ thống điều khiển:  ESP8266  Module L298  Cơ cấu chấp hành : Động giảm tốc  Nút nhấn, Cảm biến mưa  Cơng tắc hành trình − Hệ thống khí:  Phần khung mơ hình  Bánh  Dây Curoa Thiết kế hệ thống điều khiển 2.1 Các thiết bị vào 2.1.1 Vi điều khiển ESP 8266 - Giới thiệu : Wifi chuẩn 802.11b/g/n Tích hợp CPU 32-bit RISC: Tensilica Xtensa LX106 chạy 80MHz Tích hợp đọc 1xADC 10 bit 16 chân GPIO Hỗ trợ giao tiếp UART, I2C, SPI I2S giao tiếp với DMA 64 KB RAM 4MB nhớ chương trình với ESP8266V12E Chức : Giám sát thông số hệ thống gửi server Module Node MCU tích hợp sẵn chíp CP2102 cao cấp Tất chân ESP8266 đưa ngồi để linh động q trình thiết kế chạy thử Kit ESP 8266 kít phát triển dựa chip wifi SỌC ESP8266 với thiết kế dễ dàng sử dụng tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chip 2102 board Bên ESP8266 có sẵn lõi vi xử lí thể trực tiếp lập trình mà khơng cần vi xử lí gián tiếp khác - Sơ đồ chân : 2.1.2 Cảm biến mưa − Chức cảm biến mưa : Xuất tín hiệu mưa vào mạch điều khiển nhằm mục đích khởi động chiều quay động − Nguyên tắc hoạt động : vật dẫn điện chạy song song với nhau, có nước mưa rơi vào làm thay đổi điện trở hai dây dẫn 2.1.3 Động giảm tốc − Motor giảm tốc định nghĩa động điện có tốc độ thấp, tốc độ giảm nhiều (có thể 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/15,…) so với động thông thường công suất số cực − Gồm phần: Động (Motor) hộp giảm tốc Motor: Động điện sở hữu số vòng quay siêu to, thường 2900rpm, 1450rpm, 960rpm moment xoắn lại nhỏ Hộp giảm tốc: hộp giảm tốc bên đựng truyền động dùng bánh răng, trục vít… để khiến giảm tốc độ vịng quay Hộp sử dụng để giảm véc tơ vận tốc tức thời góc, tăng momen xoắn phịng ban trung gian động điện với phòng ban khiến cho việc máy cơng tác Đầu cịn lại hộp giảm tốc nối sở hữu tải ⇨ Ở sản phẩm chúng em sử dụng động giảm tốc 12vdc 2.1.4 Cơng tắc hành trình − Chức năng: Được đặt hai đầu hệ thống, kéo chạm vào cơng tắc hành trình động ngắt − Nguyên lý cấu tạo : Bao gồm cị đá (hay cần gạt) bên ngồi, bên có chân Reley đóng ngắt Chân trái: cấp nguồn Chân giữa: thường đóng (NC), mở nhấn nút Chân phải: thường mở (NO), đóng nhấn nút 2.2 Thiết kế mạch điều khiển 2.2.1 Chức điều khiển chiều động − Mạch cầu H − Hoạt động : Nếu Q1 Q4 hoạt động dây dẫn bên trái động kết nối với nguồn dây dẫn bên phải kết nối với đất − Động có chiều - Nếu Q2 Q3 hoạt động động có chiều ngược lại ⇨ Trong sản phẩm chúng em sử dụng mạch cầu H L298 để đảo chiều động ⇨ Nguyên lý hoạt động : để đảo chiều động sử dụng chân out1 out để cấp vào chân động ⇨ Đảo chiều động phụ thuộc vào mức tín hiệu chân int1 int2 ⇨ In1 ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ 2.2.2 Xây dựng mạch điều khiển Thiết kế phần khung – khí 3.1 Khung 3.2 Bánh răng/ puly  Puly tiếng Anh Pulley có nghĩa đơn giản ròng rọc, phận quan trọng để gắn đai lên để truyền moment giúp vận hành hệ thống  Ở sản phẩm chúng em sử dụng puly gt2  Gt2 có bước 2mm,14  Trục 4mm 3.3 Dây curoa  Dây curoa thiết bị truyền động sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp đời sống Có loại dây đai dây đai thang, dây đai răng, dây đai phi tròn, dây đai dẹt  Các thông số dây curoa L :Chiều dài dây curoa a: Khoảng cách tâm puly d1: Đường kính puly d2: Đường kính puly Chúng e sử dụng dây đai gt2 có bước 2mm để phù hợp với puly gt2 Hình ảnh thực tế Thiết kế giao diện điều khiển Android 4.1 Blynk - Blynk tảng với ứng dụng iOS Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi ứng dụng tương tự qua Internet - Nó bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ bạn xây dựng giao diện đồ họa cho dự án cách kéo thả widget Việc thiết lập thứ đơn giản bạn bắt đầu sau chưa đầy phút - Blynk không bị ràng buộc với số bo shield cụ thể Thay vào đó, hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn Cho dù Arduino Raspberry Pi bạn liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet chip ESP8266, Blynk giúp bạn online sẵn sàng cho IoT 4.2 Tại lại dùng Blynk ? Blynk thực app điện thoại, cho phép người dùng tạo giao diện điều khiển thiết bị theo ý thích cá nhân Mình lựa chọn Blynk số lý sau: Dễ sử dụng: Quá đơn giản, việc vào store, cài đặt, sau đăng ký tài khoản không phút để làm quen Đẹp đầy đủ: Giao diện Blynk tuyệt vời, sử dụng cách kéo thả, bạn cần nút bấm, kéo thả nút bấm, bạn cần đồ thị, kéo thả đồ thị, bạn cần LCD, kéo thả LCD, tóm lại bạn cần kéo thả Khơng phải lập trình android hay ios: Nếu khơng có kiên thức làm app điện thoại việc điều khiển thiết bị từ smartphone điều vơ khó khăn phức tạp Nhờ blynk bỏ qua bước lập trình tạo app Có thể thử nhanh chóng ứng dụng dự án vào thực tế Thử nghiệm nhanh chóng, điều khiển giám sát nơi có internet 4.3 Hướng dẫn sử dụng với App Blink: Để sử dụng blynk cần phải tải thư viện thông qua Arduino IDE - Chọn Sketch -> Include Library -> Manage Libraries, tìm kiếm blynk install Hình 4.1 Thư viện Blynk Arduino IDE Tới xong bước chuẩn bị Sau cài đặt app Blynk điện thoại thiết kế giao diện 4.4 Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị điện qua Bluetooth: 4.4.1 Cài đặt với app Blynk - Chúng ta lên CH Play ( điện thoại hệ điều hành Android ) App Store ( điện thoại hệ điều hành IOS) để cài app Blynk máy Hình 4.2 App Blynk CH Play - Sau cài app, bước tạo tài khoản blynk cần nhập email mật Sau chọn sever setting Hình 4.3 Tạo tài khoản setting sever cho Blink Chọn sever iot.htpro.vn hình - Sau đăng nhập vào chọn New Project -> Project Setting -> Devices->My Device -> Auth Token -> Email - Để mã auth gửi email đăng nhập bạn - Chọn kiểu kết nối (connection type) wifi - Nếu dùng esp chọn esp 8266 nodemcu - Sau chọn widget box ->button( ) chọn chân kết nối Hình 4.4 Mã Auth Token gửi Email 4.4.2 Thiết kế giao diện: - Thêm nút nhấn vào blynk Hình 4.5 Chọn Label, Button để thiết kế giao diện Giao diện thiết kế Project đơn giản Bên phải control bao gồm: Widget Box, Project Setting, Run Trong : - Widget Box : nơi chọn Controller, Displays, Notifications, … để thiết kế cho giao diện Chọn Button để thêm vào giao giao diện Sau setup cho nút Với sản phẩm giàn phơi, có nút chọn Mode, Thu, Ra Mỗi nút chọn chế độ Virtual, gán tên biến V1, V2, V3 Project Setting : thay đổi tên project, device, mode dark/ light,… - Run : khởi chạy thơng báo kết nối Hình 4.6 Setup cho button Hình 4.7 Giao diện điều khiển giàn phơi 4.5 Mô tả phần mềm nạp chương trình cho Arduino IDE: Cơng cụ dung để lập trình Arduino phát triển chạy Windows , MAC OS X Linux 4.5.1 Về giao diện: Hình 4.5.1 Giao diện chương trinh viết Arduino Vùng lệnh: Bao gồm nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help) Phía icon cho phép sử dụng nhanh chức thường dùng IDE miêu tả sau: Hình 4.5.2 Vùng lệnh chương trinh Vùng viết chương trình: Bạn viết đoạn mã Vùng thơng báo ( debug): Những thơng báo từ IDE hiển thị Để ý góc bên phải hiển thị loại board Arduino cổng COM sử dụng Luôn ý tới mục chọn sai loại board cổng COM, bạn upload code Hình 4.5.3 Vùng thơng báo 4.5.2 Mã lập trình 5 Giao diện app Blynk kết nối điều khiển ... làm Không cần phải tự tay thu quần áo trời mưa, cho quần áo phơi trời nắng trước nữa, áp dụng kiến thức học để tạo mạch vi điều khiển đơn giản để điều khiển giàn phơi từ xa tự động - Với suy nghĩ... biến mạch điều khiển vi điều khiển 1.2 Nội dung Nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống giàn phơi tự động “ Ý TƯỞNG - Khó khăn phơi quần áo mà trời mưa, khơng có nhà quần áo bị ướt... trình sản xuất - Vì vậy, ứng dụng mang tính tự động ngày sử dụng rộng rãi Trong có đóng gióp khơng nhỏ kỹ thuật vi điều khiển Các vi điều khiển liên tục cải tiến sử dụng ngày phổ biến mặt đời