Ứng dụng cảm biến dùng để thiết kế phương pháp bảo vệ và dự đoán sự cố công trình nhà ở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CẢM BIẾN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VÀ DỰ ĐỐN SỰ CỐ CƠNG TRÌNH NHÀ Ở Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Giảng viên hướng dẫn: T.S Ngô Hà Quang Thịnh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Duy Ngọc 1811051602 18DTDA3 Trần Đức Uy 1811051626 18DTDA3 TP Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 09 năm 2022 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài ỨNG DỤNG CẢM BIẾN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VÀ DỰ ĐỐN SỰ CỐ CƠNG TRÌNH NHÀ Ở cơng trình nghiên cứu nhóm em hướng dẫn tận tình Th.S Ngơ Hà Quang Thịnh Những nhận định nêu đồ án kết từ nghiên cứu trực tiếp nghiêm túc nhóm dựa sở tìm kiếm, hiểu biết nghiên cứu tài liệu khoa học hay dịch khác công bố Đồ án giúp đảm bảo tính khách quan, trung thực khoa học Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh LỜI CẢM ƠN L ời chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Ngô Hà Quang Thịnh người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồng thời chúng em xin cảm ơn Viện Kỹ Thuật HUTECH tạo điều kiện, cung cấp cho nhóm chúng em kiến thức bản, cần thiết thời gian qua, để chúng em có điều kiện kiến thức để thực trình làm đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngơ Hà Quang Thịnh TĨM TẮT Đề tài ỨNG DỤNG CẢM BIẾN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VÀ DỰ ĐOÁN SỰ CỐ CƠNG TRÌNH NHÀ Ở nghiên cứu thiết kế dạng mơ hình thu nhỏ, sử dụng STM32F746ZG để lập trình cho q trình bảo vệ dự đốn cố nhà thông qua số liệu cảm biến gửi Hệ thống giám sát Websever biểu qua led RGB Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh ABSTRACT Project PREDICT AND PROTECT IN HOUSE INCIDENT USING SENSOR was researched and designed in the form of a miniature model, using STM32F746ZG to program the protection and fault prediction process in houses through sensor data sent back The system can be monitored on the Websever and represented by LED RGB Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ABSTRACT MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG LỜI MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 11 1.1 Thực trạng nhà 11 1.2 Tổng quan đề tài 11 1.3 Xác định mục tiêu giới hạn đề tài 11 1.3.1 Mục tiêu 11 1.3.2 Giới hạn đề tài 12 1.4 Khái qt mơ hình hệ thống dự kiến 12 1.4.1 Dự kiến thiết bị làm mơ hình 12 1.4.2 Yêu cầu an toàn 12 1.4.3 Mô tả chức hệ thống 12 1.4.4 Sơ đồ khối hệ thống 13 1.4.5 Phần mềm cơng cụ tính tốn 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15 2.1 Thiết kế mơ hình 15 2.2 Thiết kế mạch động lực 18 2.2.1 Bộ Nguồn 18 2.2.2 Đèn LED 19 2.2.3 Quạt 20 2.2.4 Máy Bơm Nước 12V 21 2.2.5 Mạch LED RGB 21 2.2.6 Module Relay 12V Kích Mức Cao/Thấp V1 23 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh 2.3 Thiết kế mạch điều khiển 24 2.3.1 Vi điều khiển STM32F746 Nucleo – 144 24 2.3.2 Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc 25 2.3.3 Mạch cảm biến khí CO 26 2.3.4 Mạch cảm biến chất lượng khơng khí 27 2.3.5 Cảm biến bụi 28 2.3.6 Cảm biến điện áp AC 29 2.3.7 Cảm biến dòng 30 2.3.8 Mạch cảm biến độ ẩm nhiệt độ 31 2.3.9 Mạch Cảm biến khí Gas LPG Propane Hydrogen 32 2.4 Bản vẽ mạch điện 33 2.4.1 Bản vẽ mạch động lực 33 2.4.2 Bản vẽ thiết kế 34 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 35 3.1 Giới thiệu STM32 Nucleo 144 35 3.2 STM32CubeMX STM32CubeIDE 37 3.3 HTML 38 3.4 Mô tả hoạt động hệ thống 38 3.5 Xây dựng sơ đồ giải thuật 39 3.6 Xác định địa vào hệ thống 45 3.7 Thiết kế Web điều khiển 46 CHƯƠNG 4: TỔNG HỢP THI CÔNG 47 4.1 Thi cơng lắp đặt mơ hình 47 4.2 Hồn thành lắp đặt mơ hình 51 CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52 5.1 Kết 52 5.2 Hướng phát triển 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngơ Hà Quang Thịnh DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống 13 Hình 1: Bản vẽ kích cỡ mơ hình 2D Solidworks 15 Hình 2: Bản vẽ kích cỡ mơ hình 3D Solidworks 16 Hình 3: Khung mơ hình mơ Solidwork 16 Hình 4: Bộ nguồn RT – 50D 18 Hình 5: Đèn Led 19 Hình 6: Quạt 2510 12VDC 20 Hình 7: Máy bơm nước 12V 21 Hình 8: Mạch Led RGB 22 Hình 9: Module relay 23 Hình 10: Bo mạch vi điều khiển STM32 Nucleo 144 24 Hình 11: Cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc 25 Hình 12: Mạch cảm biến khí CO 26 Hình 13: Mạch cảm biến chất lượng khơng khí 27 Hình 14: Cảm biến bụi 28 Hình 15: Cảm biến điện áp AC 29 Hình 16: Cảm biến dịng 20A 30 Hình 17: Mạch cảm biến độ ẩm nhiệt độ 31 Hình 18: Mạch cảm biến khí gas 32 Hình 19: Bản vẽ cấp nguồn 33 Hình 20: Bản vẽ mạch máy bơm quạt 33 Hình 21: Bản vẽ thiết bị ngõ vào STM32F746 34 Hình 22: Bản vẽ thiết bị ngõ STM32F746 34 Hình 1: Sơ đồ khối phần cứng stm32 35 Hình 2: Bố cục vị trí STM32 Nucleo 144 37 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngơ Hà Quang Thịnh Hình 3: Lưu đồ giải thuật chung 39 Hình 4: Chu trình máy bơm 40 Hình 5: Chu trình bảo vệ cảm biến khí gas 41 Hình 6: Chu trình cảm biến bảo vệ dịng 42 Hình 7: Chu trình cảm biến khói 43 Hình 8: Chu trình giám sát nhiệt độ độ ẩm 44 Hình 9: Thiết kế web đăng nhập 46 Hình 10: Thiết kế web chức năng, hiển thị 46 Hình 1: Khung mơ hình 47 Hình 2: Lắp đặt nguồn số thiết bị 48 Hình 3: Lắp đặt, dây kiểm tra nguồn, cảm biến mơ hình 49 Hình 4: Mơ hình lắp đặt thêm STM32F746 50 Hình 5: Chạy thử mơ hình 51 Bảng 1: Danh sách địa thiết bị ngõ vào ngõ 46 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành điều khiển tự động hóa tiến không ngừng Ngành ngày phát triển ứng dụng tất mặt đời sống Các thiết bị điện tử dùng Vi Điều Khiển sử dụng rộng rãi khắp ứng dụng tự động Vi điều khiển giúp công việc hàng ngày đời sống Các Vi Điều Khiển ngày đại, tốc độ xử lý nhanh hơn, ứng dụng rộng Một ứng dụng quan trọng Vi Điển Khiển điều khiển bảo vệ nhà cửa Nhờ loại cảm biến khơng khí, di chuyển, bảo vệ… Vi Điều Khiển không giới hạn đại mà mở rộng tín hiệu khơng phải điện Sử dụng Vi Điều Khiển thu thập thông số cần để bảo vệ điều khiển thiết bị nhà Với tầm quan trọng việc bảo vệ nhà Vi Điều Khiển nên em nhận đề tài làm đồ án tốt nghiệp để nghiên cứu hiểu biết thêm Vi Điều Khiển ứng dụng hay sống thường ngày Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, hạn chế thời gian, tài liệu trình độ có hạn nên khơng tránh khỏi có thiếu sót Em mong góp ý kiến thầy bạn để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Viện Kỹ Thuật, đặc biệt thầy Ngô Hà Quang Thịnh giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án 10 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh MQ-9 81 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh MQ135 82 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh GP2Y1010AU0F Cảm biến bụi PM2.5 83 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh 84 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh ZMPT101B Cảm biến điện áp AC 85 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh ACS712 Cảm biến dòng 86 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh DHT11 Mạch cảm biến độ ẩm nhiệt độ 87 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh Quạt 2510 12VDC 88 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh 89 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh R385 Máy Bơm Nước 12V 1-2L/phút 90 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh MQ-2 Mạch Cảm biến khí Gas LPG Propane Hydrogen 91 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh KY-009 Mạch LED RGB SMD 92 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh 93 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh Module Relay 12V Kích Mức Cao/Thấp V1 XKC-Y26-V Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc 94 Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: Th.S Ngô Hà Quang Thịnh 95 ... THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VÀ DỰ ĐỐN SỰ CỐ CƠNG TRÌNH NHÀ Ở nghiên cứu thiết kế dạng mơ hình thu nhỏ, sử dụng STM32F746ZG để lập trình cho trình bảo vệ dự đốn cố nhà thông qua số liệu cảm biến gửi... làm mơ hình Dự kiến mơ hình thiết kế ứng dụng cảm biến dùng để thiết kế phương pháp bảo vệ dự đốn cố cơng trình nhà ở: • Sử dụng STM32F746 • Diện tích mơ hình: 60x75cm • Các loại cảm biến thu thập... dụng cảm biến dùng để thiết kế phương pháp bảo vệ dự đoán cố cơng trình nhà phần khơng thể thiếu việc bảo vệ nhà Ứng dụng đáp ứng yêu cầu như: • Điều khiển cách độc lập • Đảm bảo an tồn cho nhà khơng