(TIỂU LUẬN) đồ án môn học cơ điện tử NGÀNH CÔNG NGHỆ kĩ THUẬT cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH QUẠT điện THÔNG MINH

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN MƠN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH QUẠT ĐIỆN THÔNG MINH Giáo viên hướng dẫn: Ths Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khắc Bắc 2018605258 Nguyễn Hữu Đức 2018605534 Nguyễn Ngọc Hiệu 2018605834 Hà Nội - 2021 Tieu luan PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM I Thơng tin chung Tên lớp: ĐH CĐT Khóa: 13 Tên nhóm : nhóm Họ tên thành viên: Nguyễn Khắc Bắc MSV:2018605258 Nguyễn Hữu Đức MSV:2018605534 Nguyễn Ngọc Hiệu MSV:2018605834 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế mô hình quạt điện thơng minh Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Tổng quan hệ thống (L4.2) - Nội dung 2: Cơ sở lý thuyết hệ thống (L4.2) - Nội dung 3: Tính tốn, thiết kế mơ hình hệ thống (L4.1, L4.3) - Nội dung 4: Viết báo cáo Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch mơ hình sản phẩm (nếu có) III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành đồ án theo thời gian quy định (từ ngày 13/9/2021 đến ngày 2/12/2021) Báo cáo nội dung nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: [1] Tài liệu hướng dẫn đồ án môn học Cơ Điện tử, Bộ môn Cơ điện tử [2] Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Phong Điền, Cơ điện tử, NXB KH&KT Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính, linh kiện dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng KHOA CƠ KHÍ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Anh Tú Tieu luan ThS Nhữ Q Thơ MƠ TẢ HỆ THỐNG Mơ tả nhiệm vụ công nghệ Bộ điều khiển mờ ứng dụng điều khiển quạt thông minh Khi nhận tín hiệu đầu vào từ tín hiệu cảm biến (nhiệt độ độ ẩm) Thông qua điều khiển mờ, nhiệt độ môi trường dao động từ mức 25 C – 400 C tương ứng động quạt hoạt động với công suất (0-100%) Hệ thống phun sương bật tự động điều chỉnh tốc độ phun sương Khi độ ẩm 40% tắt lớn 60% Quạt hoạt động chế độ tự động điều khiển tay Có nút ngắt khẩn cấp xảy cố Quạt hoạt động chế độ tự động, xuất xạ người cảm biến hồng ngoại nhận tín hiệu truyền điều khiển để bật tắt hệ thống Quạt điều khiển qua: remote App moblie Website Cấu trúc thiết bị Thiết bị Quạt Động Cảm biến nhiệt độ Cảm biến độ ẩm Điều khiển Bộ điều khiển Loại sử dụng Quạt điện để bàn Động không đồng pha LM35 DHT11 Remote APP Arduino Đặc tính kỹ thuật Thơng số Cơng suất Điện áp Lưu lượng gió Giá trị 44 W 220V AC - 50 HZ 64.56 m3 / phút Nội dung báo cáo Chương 1: Tổng quan hệ thống Tieu luan 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 2: Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu chung quạt thông minh 2.2 Luật điều khiển mờ ứng dụng 2.3 Hệ thống cảm biến điều khiển Chương 3: Tính tốn, thiết kế mơ hình hệ thống 3.1 Tính toán, thiết kế hệ thống 3.2 Thiết kế hệ thống điện - điều khiển Kết luận Tieu luan MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MỤC BẢNG BIỂU V LỜI NÓI ĐẦU VI CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu .1 1.2 Các vấn đề đặt 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Giới hạn, phạm vi nghiên cứu .3 1.5 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung quạt thông minh 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý chung loại quạt .5 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý quạt điều hòa 2.2 Luật điều khiển mờ ứng dụng 11 2.2.1 Luật điều khiển mờ 11 2.2.2 Ứng dụng điều khiển mờ .17 2.3 Hệ thống cảm biến điều khiển 17 2.3.1 Hệ thống cảm biến .17 2.3.2 Hệ thống điều khiển .18 2.3.3 Mối tương quan nhiệt độ độ ẩm 26 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 30 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống 30 3.2 Thiết kế hệ thống điện – điều khiển 34 3.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển .34 Tieu luan 3.2.2 Thiết kế luật điều khiển mờ 38 3.2.3 Mô proteus matlab simulink 42 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO VII PHỤ LỤC .VIII DANH MỤC HÌNH ẢN Tieu luan Hình 2.1 Quạt phun sương Hình 2.2: Quạt không cánh .7 Hình 2.3 Tấm làm mát cooling pad Hình 2.4 Bình chứa nước Hình 2.5 Hệ thống bơm nước quạt điều hòa Hình 2.6 Cánh quạt điều hịa Hình 2.7 Tấm chắn bụi quạt điều hòa .10 Hình 2.8 Bảng điều khiển .10 Hình 2.9 Bánh xe di chuyển quạt điều hòa 10 Hình 2.10 Miền xác định miền tin cậy tập mờ 12 Hình 2.11 Giải mờ theo nguyên lý trung bình .15 Hình 2.12 Giải mờ theo nguyên lý cận trái 15 Hình 2.13 Giải mờ theo nguyên lý cận phải 15 Hình 2.14 Giải mờ theo phương pháp trọng tâm 16 Hình 2.15 Các khối chức điều khiển mờ 16 Hình 2.16 Module cảm biến DHT22 .17 Hình 2.17 Arduino Uno R3 ngồi thực tế .19 Hình 2.18 Các phương án điều áp pha 20 Hình 2.19 Mạch phát điểm khơng 21 Hình 2.20 Xung đầu ra, vào mạch xác định điểm 22 Hình 2.21 Mạch cơng suất 22 Hình 2.22 Dạng xung mở triac 23 Hình 2.23 Giao diện phần mềm Matlab 24 Hình 2.24 Giao diện cửa sổ thư viện Simulink .25 Hình 2.25: Giao diện Fuzzy Logic Toolbox 26 Hình 2.26: Mối tương quan nhiệt độ độ ẩm 28 Hình 3.1 Quạt điều hòa nước Sunhouse SHD 7714 30 Hình 3.2 Tổng quan quạt điều hịa SHD 7714 30 Hình 3.3 Động quạt điều hòa model YD-100 32 Hình 3.4 Động máy bơm nước module DHY-16 .33 Tieu luan Hình 3.5 Cánh quạt điều hòa 34 Hình 3.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 35 Hình 3.7: Sơ đồ khối đầu vào - nhớ .38 Hình 3.8 Hàm thuộc nhiệt độ 39 Hình 3.9 Hàm thuộc độ ẩm 39 Hình 3.10 Luật mờ định nghĩa matlab 40 Hình 3.11 Luật hợp thành dạng hình học 40 Hình 3.12: Khảo sát thời gian trễ đầu Matlab simulink .42 Hình 3.13 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống 43 Hình 3.14 Lưu đồ thuật tốn chuyển đổi chế độ hoạt động 44 Hình 3.15 Lưu đồ mô tả luật mờ 45 Hình 3.16 Mạch nguyên lý vẽ altium 46 Hình 3.17 Mô hệ thống phầm mềm protues 46 Hình 3.18 Mơ hệ thống protues chạy tự động .47 Hình 3.19 Mô protues hệ thống chạy tay .47 Hình 3.20 Giao diện app điều khiển bluetooth .48 Hình 3.21 Code chương trình điều khiển app bluetooth 49 Tieu luan DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Sự tương quan nhiệt độ độ ẩm môi trường .27 Bảng 3.1 Phạm vi biến ngôn ngữ cho biến .39 Bảng 3.2 Giá trị điện áp với thời gian trễ 41 Bảng 3.3 Luật hợp thành động quạt máy bơm 41 Tieu luan LỜI NÓI ĐẦU Sự 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 điều khiển thông minh sử dụng phổ biến điều khiển mờ, mạng nơ ron, thuật tốn di chuyển Để góp phần vào phát triển phương pháp điều khiển thông 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 thơng minh” Đồ án mơn học điện tử với mong muốn hồn thành tốt môn học, học hỏi thêm kiến thức, đồng thời đồ án đóng góp hữu ích vào sống Trong thời gian thực đề tài, nhóm nhận hướng dẫn tận tình thầy Ths Nhữ Qúy Thơ giúp nhóm hồn thiện đề tài tốt Trong suốt trình nghiên cứu, thiết kế đánh giá, nhóm nhận nhiều giúp đỡ từ phía thầy môn, anh chị bạn bè, song tránh khỏi sai lầm, thiếu sót Vì vậy, nhóm mong nhận đánh giá, nhận xét, phê bình từ thầy nhằm hồn thiện đề tài cách tối ưu, hiệu Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiên Nguyễn Ngọc Hiệu Nguyễn Khắc Bắc Nguyễn Hữu Đức Tieu luan Hình 3.41 Lưu đồ mô tả luật mờ c) Mạch nguyên lý Alitium mô protues Mạch nguyên lý phần mềm Alitium Tieu luan 45 Hình 3.42 Mạch nguyên lý vẽ altium Mô protues: Hình 3.43 Mơ hệ thống phầm mềm protues Tieu luan 46 Hình 3.44 Mơ hệ thống protues chạy tự động Hình 3.45 Mơ protues hệ thống chạy tay Tieu luan 47 d) App điều khiển bluetooth Hình 3.46 Giao diện app điều khiển bluetooth Kết nối app hệ thống qua bluetooth Giao diện có nút bấm để chuyển đổi chế độ, kết nối ngắt kết với hệ thống Code xây dựng app: Tieu luan 48 Hình 3.47 Code chương trình điều khiển app bluetooth Tieu luan 49 KẾT LUẬN Kết đạt được: - Tìm kiếm lựa chọn loại thơng minh cần sử dụng - Xây dựng luật mờ phần mềm Matlab - Đưa lưu đồ tổng quan chi tiết hệ thống - Xây dựng lưu đồ thuật tốn hoạt động - Vẽ mơ phần mềm protues, vẽ mạch nguyên lý phầm mềm alitum - Viết thành công code để chạy mô - Xây dựng giao diện app điều khiển bluetooth Hạn chế: - Đồ án cách giải luật mờ, mạch hệ thống chưa tối ưu - Thuật toán code chưa tối ưu - Các tính tốn phần cứng hệ thống hạn chế sử dụng thiết bị có sẵn nhà phát hành không công bố chi tiết - Kết đồ án thể phần mềm protues phần mềm đôi lúc gặp cố - Đề tài mang mục đích nghiên cứu phạm vi sử dụng nhỏ - Khơng thể mơ tín hiệu điều khiển từ bluetooth khó khăn kết nối Tieu luan 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhóm sinh viên trường Đại Học Bách khoa Đà Nẵng 2018 Hướng dẫn sử dụng Proteus 7.1 Đà Nẵng : Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2018 HÀ, PHẠM MINH 2018 KÝ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ HÀ NỘI : NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT, 2018 Nguyễn Đức Điển, Hồng Đình Cơ 2019 TÀI LIỆU HỌC TẬP ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ MẠNG NƠRON HÀ NỘI : Nhà xuất giáo dục, 2019 PGS.TS TRẦN XUÂN MINH, TS ĐỖ TRUNG HẢI 2018 Điện tử công suất Hà Nội : NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT, 2018 https://www.arduino.cc/ [Online] https://forum.arduino.cc/t/krida-ac-triac-controller-behaves-inconsistenlywith-my-sketch/413769 [Online] https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22 [Online] http://www.linhkientot.vn/ebook/arduino-uno-r3-datasheet [Online] https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/HC05%20Datasheet [Online] Tieu luan VII PHỤ LỤC  Code chương trình: #include #include #include #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); #define Triac_Pin_1 #define Triac_Pin_2 const int buttonPin =12; const int buttonPin2 =11; const int ledPin = 13; const int DHTPIN = 8; const int DHTTYPE = DHT11; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); float E1; float E ; float thoigian1; float thoigian2; int buttonState = 0; int buttonState2 = 0; char data =0; int lastbuttonState, lastbuttonState2; void Triac_Control1() { delayMicroseconds(thoigian1*1000); digitalWrite(Triac_Pin_1,HIGH); VIII Tieu luan delayMicroseconds(10); digitalWrite(Triac_Pin_1,LOW); } void Triac_Control2() { delayMicroseconds(thoigian2*1000); digitalWrite(Triac_Pin_2,HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Triac_Pin_2,LOW); } float logic() { float h = dht.readHumidity(); float t = dht.readTemperature(); float output1; float output2; // 0-3 if(t