Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện điện tử xây dựng mô hình tự động hóa cho nhà thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành : Kỹ thuật điện - điện tử XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG HĨA CHO NHÀ THÔNG MINH Giáo viên hướng dẫn : ThS PHẠM THỊ HÀ Sinh viên thực : ĐỖ VĂN VŨ Mã số sinh viên : 1662030029 Lớp : K19 KTĐ-ĐT Thanh Hoá, năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Đỗ Văn Vũ Mã số sinh viên: 1662030029 Lớp: ĐH K19 KTĐ-ĐT Ngành: Kỹ thuật điện - Điện tử Bộ môn: Kỹ thuật điện - Điện tử Khoa: Kỹ thuật – Công nghệ I Đề tài: Xây dựng mơ hình tự động hóa cho nhà thông minh II Nội dung Tổng quan đề tài nghiên cứu Giới thiệu linh kiện Phân tích ngun lý hoạt động mơ hình Thiết kế mơ hình Mơ thực nghiệm Các nội dung liên quan đến đề tài III Các vẽ A0: Sơ đồ khối mơ hình Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển Các vẽ cần thiết IV Cán hướng dẫn: ThS Phạm Thị Hà V Ngày giao nhiệm vụ: ………………………… VI Ngày hoàn thành: …………………………… Thanh Hóa, ngày … tháng… năm 2020 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Trần Hùng Cường ThS Phạm Thị Hà TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUÂT CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên : Đỗ Văn Vũ Chuyên ngành: Tự Động Hóa Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình giàn phơi tự động Nhận xét: a) Về tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: …………………… …………………… …………….………….… ……… …………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… b) Những kết đạt ĐATN: …………………… …………………… …………….………….… ……… …………………………………………………………………………………………………………… ………………………………… c) Những hạn chế ĐATN: …………………… …………………… …………….………….… ……… …………………………… …………………………………… ………………………………………………………………………… Đề nghị: Được bảo vệ Không bảo vệ Giảng viên hướng dẫn ThS Phạm Thị Hà MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iii LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I KHẢO SÁT CHUNG VỀ KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu chung nhà thông minh 1.1.1 Nhà thơng minh gì? 1.1.2 Ưu nhược điểm nhà thông minh 1.2 Tổng quát nhà thông minh Việt Nam 1.3 Mơ hình hệ thống nhà thơng minh tự thiết kế CHƯƠNG II TRANG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT MƠ HÌNH NHÀ THÔNG MINH .8 2.1 Tầng 1: Cơ quan đo đạc chấp hành 2.1.1 Thiết bị tối ưu .9 2.1.2 Thiết bị kết nối 12 2.1.3 Thiết bị chấp hành .13 2.2 Tầng 2: Trung tâm điều khiển 14 2.2.1 Trung tâm điều khiển Broadlink RM PRO+ 14 2.2.2 Thiết bị điều khiển bổ xung Google Home Mini .16 2.3 Tầng 3: Giao diện người dùng và sở dữ liệu 17 2.4 Tầng 4: Thiết bị bổ sung 18 2.4.1 Thiết bị lập trình – điều khiển: Ardruino 18 2.4.2 Thiết bị cảm biến 19 2.4.3 Thiết bị trung gian .22 2.4.4 Thiết bị cảm biến cài đặt sẵn 23 CHƯƠNG III THIẾT KẾ BỐI CẢNH MƠ HÌNH HỆ THỐNG .27 NHÀ THÔNG MINH 27 3.1 Thiết kế ngữ cảnh phòng khách 27 3.1.1 Bối cảnh 27 3.1.2 Ngữ cảnh thiết kế .27 3.1.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 28 3.2 Thiết kế gữ cảnh phòng ngủ 29 3.2.1 Bối cảnh 29 3.2.2 Ngữ cảnh thiết kế .29 3.2.3 Sơ đồ kết nối thiết bị .29 3.3 Thiết kế ngữ cảnh phòng bếp .30 3.3.1 Bối cảnh 30 3.3.2 Ngữ cảnh thiết kế .30 3.3.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 30 3.4 Thiết kế gữ cảnh hiên trước nhà 31 3.4.1 Bối cảnh 31 3.4.2 Ngữ cảnh thiết kế .31 3.4.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 32 3.5 Thiết kế ngữ cảnh nhà tắm 32 3.5.1 Bối cảnh 33 3.5.2 Ngữ cảnh thiết kế .33 3.5.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 33 3.6 Thiết kế ngữ cảnh ban công phơi quần áo 34 3.7 Thiết kế ngữ cảnh phòng kho 37 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ HỒN THIỆN MƠ HÌNH 40 4.1 Thơng số kỹ thuật mơ hình thiết kế .40 4.2 Sắp xếp thiết bị phòng : 41 4.3 Hồn thiện mơ hình 42 CHƯƠNG V THIẾT LẬP PHẦM MỀM VÀ CÀI ĐẶT HỆ THỐNG .44 5.1 Phần mềm 44 5.2 Cách kết nối đến Trung tâm điều khiển thiết bị 45 5.3 Thiết lập ngữ cảnh thông minh 50 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Nhà thông minh Hình So sánh nhà thông minh với nhà thường Hình SmartHome BKAV Hình SmartHome Fibaro Hình SmartHome Arduino Hình Sơ đồ kêt nối hệ thống SmartHome Broadlink Hình Sensor A1 Hình Ổ cắm thông minh 10 Hình Cơng tắc cảm ứng thông minh 11 Hình 10 Cảm biến mở cửa 12 Hình 11 Các thiết bị chấp hành 12 Hình 12 Trung tâm điều khiển Broadlink RM Pro + 14 Hình 13 GoogleHome 15 Hình 14 Giao diện phần mềm kết nối 16 Hình 15 Arduino UNO R3 Nano 17 Hình 16 Chân kết nối Arduino 18 Hình 17 Cảm biến âm 19 Hình 18 Kết cấu bên cảm biến âm 20 Hình 19 Cảm biến mưa 20 Hình 20 Cấu tạo bên cảm biến mưa 21 Hình 21 Rơ le Relay 5V 21 Hình 22 Bên Rowle Relay 5V 22 Hình 23 Cảm biến hồng ngoại 22 Hình 24 Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại 23 Hình 25 Cảm biến ánh sáng 24 Hình 26 Công tắc điều khiển remote 25 Hình 27 Phịng khách 26 Hình 28 Sơ đồ kết nối thiết bị phòng khách 27 Hình 29 Phịng ngủ 28 Hình 30 Sơ đồ kết nối thiết bị phịng ngủ 28 Hình 31 Bếp 29 Hình 32 Kết nối bếp 29 Hình 33 Hiên 30 Hình 34 Sơ đồ kết nối thiết bị phần hiên 31 Hình 35 Phịng tắm 31 Hình 36 Sơ đồ kết nối thiết bị phòng tắm 32 iii Hình 37 Ban cơng 33 Hình 38 Sơ đồ kết nối thiết bị ban cơng 34 Hình 39 Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển ban cơng 34 Hình 40 Mạch lực động phơi quần áo 34 Hình 41 Code Arduino lập trình ban cơng 35 Hình 42 Kết nối Arduino ban công 35 Hình 43 Phịng kho 36 Hình 44 Sơ đồ kết nối mạch lập trình phịng kho 37 Hình 45 Code lập trình phịng kho 38 Hình 46 Bản vẽ thiết kế phần mơ hình 39 Hình 47 Bản vẽ thiết kế phần mơ hình 40 Hình 48 Mơ hình hồn thiện 41 Hình 49 Hình ảnh mơ hình 42 Hình 50 Hình ảnh mơ hình 42 Hình 51 Ứng dụng IHC 43 Hình 52 Ứng dụng Broadlink 43 Hình 53 Giao diện đăng nhập ứng dụng 43 Hình 54 Giao diện bật ứng dụng 43 Hình 55 Giao diện tải ảnh đại diện 44 Hình 56 Giao diện đăng nhập 44 Hình 57 Chờ cài đặt kết nối 45 Hình 58 Kết nối RM Pro+ 45 Hình 59 Các thơng số môi trường A1 46 Hình 60 Kết nối với A1 thành công 46 Hình 61 Kết nối với SP Mini 47 Hình 62 Kết nối thành cơng với SP Mini 47 Hình 63 Điều khiển cơng tắc 48 Hình 64 Chọn thiết bị điều khển 48 Hình 65 Hướng điều khiển vào RM Pro+ 49 Hình 66 Giao diện Remode điều khiển TV 49 Hình 67 Tùy chọn cài đặt 50 Hình 68 Thêm 50 Hình 69 Giao diện thiết lập cài 51 Hình 70 Chọn nút bấm 51 Hình 71 Thiết lập thành công 52 iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THS PHẠM THỊ HÀ LỜI MỞ ĐẦU Khoa học ngày phát triển, sống người ngày tiến Khoa học thay đổi từ điều nhỏ nhặt sống ngày đến thói quen sản xuất hay tồn nhận thức người vũ trụ bao la Cũng đó, người ngày phát minh nhiều máy móc nhằm thay sức người đồng thời vừa tăng hiệu sản xuất, vừa tự có khả tự điều chỉnh môi trường đặc thù Thế nên ngành tự động hoá ngày ưa chuộng Tự động sản xuất hàng hoá, tự động nghiên cứu tự động sống ngày cá thể Xuất phát từ nhu cầu đó, nhà thơng minh phát kiến nhằm đưa người kết nối gần với công nghệ đồng thời nghỉ ngơi cách thật sau ngày làm việc vất vả Thay ngày phải bật tắt đèn, điều hoà hay đóng mở rèm, … lặp lặp lại ngơi nhà thơng minh cài đặt thao tác tự động từ điện thoại thông minh hay laptop đâu có Internet, mức độ cao tự động hiểu chủ nhân, từ việc học hỏi đưa pháp kiến phù hợp đến với cá thể người sử dụng Chính tính thực tiễn cao, đáp ứng từ nhu cầu đơn giản người nên em chọn đề tài “Xây dựng mơ hình tự động hóa nhà thông minh” làm đồ án tốt nghiêp với định hướng, hướng dẫn thầy ThS Phạm Thị Hà Trong thời gian thực đồ án không tránh khỏi hạn chế sai sót Em mong nhận đóng góp giúp đỡ thầy bạn để đề tài hồn thiện Thanh Hoá, ngày tháng năm 20 Sinh viên thực SVTH: ĐỖ VĂN VŨ MSV: 1662030029 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THS PHẠM THỊ HÀ CHƯƠNG I KHẢO SÁT CHUNG VỀ KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu chung nhà thông minh 1.1.1 Nhà thông minh gì? Nhà thơng minh (Smart-home) kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử đặc biệt có khả kết nối đến mạng lưới Internet, mạng truyền thơng sóng thơng thường khác; thơng qua cài đặt chủ sở hữu nhằm tự động hoàn toàn bán tự động thay người thực thao tác quản lý, điều khiển thiết bị nhà cách phù hợp tiết kiệm Hình Nhà thơng minh SVTH: ĐỖ VĂN VŨ MSV: 1662030029 ... người nên em chọn đề tài ? ?Xây dựng mơ hình tự động hóa nhà thơng minh? ?? làm đồ án tốt nghiêp với định hướng, hướng dẫn thầy ThS Phạm Thị Hà Trong thời gian thực đồ án không tránh khỏi hạn chế sai sót... nhược điểm nhà thông minh 1.2 Tổng quát nhà thông minh Việt Nam 1.3 Mơ hình hệ thống nhà thông minh tự thiết kế CHƯƠNG II TRANG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH ... hữu nhằm tự động hoàn toàn bán tự động thay người thực thao tác quản lý, điều khiển thiết bị nhà cách phù hợp tiết kiệm Hình Nhà thơng minh SVTH: ĐỖ VĂN VŨ MSV: 1662030029 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THS