THIẾT KẾ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐIỆN WC CÓ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU SƠ BỘ VỀ ĐỀ TÀI .................................................... 5 1.1. Lí do chọn đề tài...........................................................................................................5 1.2. Ứng dụng thực tế..........................................................................................................5 1.3. Sơ lược về một hệ thống IoT........................................................................................6 1.3.1. Tổng quan về IoT ..........................................................................................6 1.3.2. Những điểm mấu chốt của IoT......................................................................9 1.3.3. Những điểm mấu chốt của IoT....................................................................10 1.4. Sơ lược về hệ thống điện dân dụng ............................................................................11 1.4.1. Đặc điểm của mạng điện trong nhà.............................................................11 1.4.2. Cấu tạo của mạng điện trong nhà................................................................11 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SẢN PHẨM.............................................................. 13 2.1. Tổng quan về mặt bằng công năng.............................................................................13 2.2.1. Các phương án chiếu sáng cho từng khu vực..............................................15 2.2.2. Các phương án bố trí ổ cắm cho từng khu vực ...........................................20 2.3. Xây dựng sơ đồ đơn tuyến cung cấp điện và sơ dồ nguyên lý...................................26 CHƯƠNG 3. BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ THIẾT BỊ ..................... 29 3.1. Chi tiết về các thành phần trong mô hình...................................................................29 3.1.1. MCB............................................................................................................29 3.1.2. RCBO..........................................................................................................31 3.1.3. Module cảm biến hiện diện .........................................................................33 3.1.4. Module ESP8266 Wifi ................................................................................35 3.1.5. Đèn Led.......................................................................................................37 3.2. Tính toán, lựa chọn các thiết bị, vật tư sử dụng .........................................................41 3.2.1. Tính toán, lựa chọn dây dẫn ........................................................................41AC18314 AUT107 Nhóm 5 Trang 3 3.2.2. Tính toán, lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ ..............................................41 3.3. Bảng kê khối lượng vật tư, linh kiện..........................................................................42 CHƯƠNG 4. THI CÔNG SẢN PHẨM............................................................. 43 4.1. Lắp ráp........................................................................................................................43 4.2. Vận hành và hiệu chỉnh..............................................................................................46 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN.................................................................................. 50 5.1. Nhận xét về nhóm và thành quả sau môn học............................................................50 5.1.1. Ưu điểm.......................................................................................................50 5.1.2. Khuyết điểm ................................................................................................50 5.2. Đánh giá sản phẩm .....................................................................................................50 5.2.1. Ưu điểm.......................................................................................................50 5.2.2. Nhược điểm.................................................................................................51 5.3. Hướng phát triển của đề tài ........................................................................................51
AC18314 - AUT107 - Nhóm ` TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC Bộ mơn: Điện – Cơ khí Chun ngành: Cơng Nghệ Kĩ thuật Điều khiển Tự động hóa Môn: AUT107 – Lắp đặt hệ thống điện Lớp: AC18314 BÁO CÁO ASSIGNMENT ĐỀ TÀI THIẾT KẾ - LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỆN WC CĨ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET ❖ Giảng viên hướng dẫn: Ths Hồng Trung Hiệp ❖ Nhóm sv thực hiện: Phạm Ngọc Huy - PH31699 Phạm Minh Tuấn - PH37321 Hà Huy Hoàng - PH32210 Hà Nội 2023 Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TÌM HIỂU SƠ BỘ VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Ứng dụng thực tế 1.3 Sơ lược hệ thống IoT 1.3.1 Tổng quan IoT 1.3.2 Những điểm mấu chốt IoT 1.3.3 Những điểm mấu chốt IoT 10 1.4 Sơ lược hệ thống điện dân dụng 11 1.4.1 Đặc điểm mạng điện nhà 11 1.4.2 Cấu tạo mạng điện nhà 11 CHƯƠNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM 13 2.1 Tổng quan mặt công 13 2.2.1 Các phương án chiếu sáng cho khu vực 15 2.2.2 Các phương án bố trí ổ cắm cho khu vực 20 2.3 Xây dựng sơ đồ đơn tuyến cung cấp điện sơ dồ nguyên lý 26 CHƯƠNG BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ THIẾT BỊ 29 3.1 Chi tiết thành phần mô hình 29 3.1.1 MCB 29 3.1.2 RCBO 31 3.1.3 Module cảm biến diện 33 3.1.4 Module ESP8266 Wifi 35 3.1.5 Đèn Led 37 3.2 Tính tốn, lựa chọn thiết bị, vật tư sử dụng 41 3.2.1 Tính tốn, lựa chọn dây dẫn 41 Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm 3.2.2 Tính tốn, lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ 41 3.3 Bảng kê khối lượng vật tư, linh kiện 42 CHƯƠNG THI CÔNG SẢN PHẨM 43 4.1 Lắp ráp 43 4.2 Vận hành hiệu chỉnh 46 CHƯƠNG KẾT LUẬN 50 5.1 Nhận xét nhóm thành sau môn học 50 5.1.1 Ưu điểm 50 5.1.2 Khuyết điểm 50 5.2 Đánh giá sản phẩm 50 5.2.1 Ưu điểm 50 5.2.2 Nhược điểm 51 5.3 Hướng phát triển đề tài 51 Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, dân số Việt Nam giới ngày tăng cao, hệ việc nhu cầu nhà tăng cao Ngôi nhà không nơi để ở, sinh hoạt ngày, người ta yêu cầu tiến sử dụng ngơi nhà Cùng với phát triển công nghệ kĩ thuật điện – điện tử cách mạng công nghệ lần thứ tư, công việc sử dụng sức người dần thay việc sử dụng máy móc sinh hoạt Các ứng dụng nhà thông minh, dự án IoT ngày phổ biến Việt Nam nói riêng giới nói chung Điều hệ tất yếu cách mạng khoa học công nghệ lần thứ tư Dựa kiến thức học, để phục vụ cho mục đích nghiên cứu học tập, dự án Assignment môn Lắp đặt hệ thống điện (AUT107) này, chúng em đưa đề tài tìm hiểu, thiết kế lắp đặt mơ hình điện WC có điều khiển qua Internet Do kiến thức hạn hẹp nên chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế, chúng em mong có góp ý, nhắc nhở từ thầy giáo để hồn thiện đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Trung Hiệp giúp đỡ chúng em nhiều trình tìm hiểu, thiết kế hoàn thành đề tài Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2023 Nhóm sinh viên Phạm Ngọc Huy - PH31699 Phạm Minh Tuấn - PH37321 Hà Huy Hồng - PH32210 Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm CHƯƠNG TÌM HIỂU SƠ BỘ VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lí chọn đề tài Với cách mạng công nghệ lần thứ tư phát triển xã hội, khoa học kĩ thuật ứng dụng lĩnh vực đời sống, có lĩnh vực điện dân dụng Để đáp ứng nhu cầu phát triển giới nhu cầu sử dụng người, chúng em nghiên cứu mơ hình nhỏ ứng dụng khả kết nối vạn vật (IoT ) vào khu vực hộ làm cho nhà trở nên thông minh Và đề tài này, chúng em vận dụng kiến thức mà chúng em học môn AUT107 – Lắp đặt hệ thống điện để xây dựng vẽ điện sơ đồ chiếu sáng, sơ đồ bố trí ổ cắm sơ đồ đơn tuyến,… phòng hộ 1.2 Ứng dụng thực tế Hiện nay, nhu cầu nhà tăng cao, với q trình thị hóa nhanh Đi với chất lượng sống người tăng cao Vậy nên, nhà khơng nơi để ở, cịn nơi giúp người thư giãn, chí cịn tác phẩm nghệ thuật, yêu cầu đẹp, hợp lý, có cơng sử dụng cao Một phịng hay nhà đại ngày không thiết hệ thống điện thông minh Một nhà thông minh nói riêng hay hệ thống IoT lớn nói chung mang lại lợi ích thiết thực cho người IoT – Mạng lưới kết nối vạn vật điểm mấu chốt nhà thông minh, kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện có khả điều khiển tự động bán tự động, thay phần hồn tồn người điều khiển thiết bị gia dụng Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm Nhờ ứng dụng công nghệ hồng ngoại, điện thoại thông minh, IoT, cơng nghệ đám mây…Nhà thơng minh tự động giúp bạn làm công việc nhà Với nhà đầu tư thông minh, họ đánh giá cao nhà tự động hóa Hình 1.2.1 Nhà thơng minh tự động bật tắt thiết bị theo điều kiện môi trường thời gian đặt 1.3 Sơ lược hệ thống IoT 1.3.1 - Tổng quan IoT Internet of Things (IoT) - Mạng lưới vạn vật kết nối Internet kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm mạng mà khơng cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc - Internet of things (IoT) dùng để đối tượng nhận biết tồn chúng kiến trúc tổng hòa mang tính kết nối: Mạng lưới vạn vật kết nối Internet, hay gọi đơn giản “Things ” - IoT cảm ứng lắp ráp tủ lạnh để ghi lại nhiệt độ, trái tim cấy ghép thể người,… Hiểu đơn giản, IoT khiến vật giao tiếp với dễ dàng ưu điểm lớn “Thông minh” khả phòng ngừa cảnh báo đâu - Cụm từ Internet of things đưa Kevin Ashton vào năm 1999, tiếp sau dùng nhiều ấn phẩm đến từ hãng nhà phân tích Họ cho IoT hệ thống phức tạp, lượng lớn đường liên kết máy móc, thiết bị dịch vụ với Ban đầu, IoT không mang ý nghĩa tự động thông minh Về sau, người ta nghĩ đến khả kết hợp hai khái niệm IoT - Autonomous control lại với Nó quan sát thay đổi phản hồi với mơi trường xung quanh, tự điều khiển thân mà không cần kết nối mạng Việc tích hợp trí thơng minh vào IoT cịn giúp thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập phân tích liệu điện tử người tương tác với chúng Xu hướng tất yếu tương lai, người giao tiếp với máy móc qua mạng internet khơng dây mà khơng cần thêm hình thức trung gian khác - Câu hỏi đặt là, điều giúp IoT “thơng minh” “hiểu” người? Ban đầu, người ta cho Internet vạn vật chủ yếu xoay quanh giao tiếp M2M (các thiết bị kết nối với thông qua thiết bị khác điều khiển) Nhưng hướng đến “thơng minh hóa”, khơng giao tiếp M2M mà cần Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm phải đề cập đến cảm biến (sensor) Và đừng lầm tưởng Sensor cỗ máy hoạt động vận hành thiết bị khác mà thực chất, tương tự đơi mắt đơi tai loài người với ghi nhận liên tục đo lường, định lượng, thu thập liệu từ giới bên Suy cho cùng, Internet of things đem đến kết nối máy móc cảm biến, nhờ đến liệu điện toán đám mây để mã hóa liệu Những ứng dụng điện tốn đám mây mắt xích quan trọng giúp cho Internet of things hoạt động nhờ phân tích, xử lí sử dụng liệu mà cảm biến thu thập - Tình hình giới nay, tác động IOT đa dạng tích cực nhiều lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thơng… John Chambers (CEO Cisco) công bố: Cho đến năm 2024 có 500 tỷ thiết bị kết nối Thực tế, số lớn gần 100 lần số người Trái đất, điều cho thấy “vạn vật” nhiều người nhiều Chúng ta biết ứng dụng IoT “nói chuyện” với người thơng qua bàn phím, thiết bị thiết kế ngày hoàn thiện với nhiều cảm biến để giao tiếp cách nhanh xác với người, thu thập liệu đơn giản từ người Nhưng quan trọng nhất, giao tiếp với người ứng dụng IoT người Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm Hình 1.3.1 IoT – Mọi thứ tầm tay 1.3.2 Những điểm mấu chốt IoT - Những vấn đề quan trọng hệ thống IoT bao gồm trí thơng minh nhân tạo, kết nối, cảm biến thiết bị nhỏ mang tính động cao, chúng mơ tả sơ lược bên dưới: - AI (Artifical Intelligence) - Hệ thống IoT hiểu làm cho thiết bị trở nên thơng minh, nghĩa giúp nâng cao khía cạnh sống liệu thu thập được, thơng qua thuật tốn tính tốn nhân tạo kết nối mạng Một ví dụ đơn giản hộp đựng gạo bạn, biết gạo hết, hệ thống tự động đặt đơn hàng cho nhà cung cấp - Connectivity - Là đặc trưng IoT, mạng thiết bị trở nên phổ biến, nhiều mạng thiết bị ngày nhỏ hơn, rẻ phát triển phù hợp với thực tế nhu cầu người dùng - Sensors - IoT quan trọng khơng có sensors Các cảm biến hoạt động giống công cụ giúp IoT chuyển từ mạng lưới Trang AC18314 - AUT107 - Nhóm thiết bị thụ động sang mạng lưới thiết bị tích cực, đồng thời tương tác với giới thực - Active Engagement Ngày nay, phần lớn tương tác công nghệ kết nối xảy cách thụ động IoT cho đem đến hệ thống mang tích tích cực nội dung, sản phẩm dịch vụ gắn kết - Small Devices - Như dự đoán từ trước, thiết bị ngày tối ưu với mục đích nâng cao độ xác, khả mở rộng tính linh hoạt Nó thiết kế ngày nhỏ hơn, rẻ mạnh mẽ theo thời gian 1.3.3 Những điểm mấu chốt IoT Những lợi ích mà IoT đem lại dàn trải hầu hết đến tất lĩnh vực đời sống, kinh doanh… Dưới liệt kê ngắn gọn số tính hữu ích IoT: • Cải thiện việc gắn kết khách hàng - Hệ thống IoT giúp phân tích điểm mù tại, tìm sai sót độ xác IoT thay đổi điều để mang lại nhiều gắn kết hiệu với người dùng Một ứng dụng cửa hàng, dịch vụ iBeacon giúp tăng số lượng sản phẩm tới người tiêu dùng cách dẫn người dùng tới khu vực cụ thể cửa hàng đưa gợi ý sản phẩm Chúng cung cấp thông tin chi tiết, đánh giá sản phẩm, … Bên cạnh chúng có khả cho phép người dùng chia sẻ sản phẩm qua mạng xã hội … • Tối ưu hóa cơng nghệ - giúp nâng cao trải nghiệm khách hàng cải thiện việc sử dụng thiết bị hỗ trợ cải tiến cơng nghệ • Giảm hao phí - IoT giúp việc quản lí tài nguyên lĩnh vực cải thiện cách rõ ràng Các phân tích thường cung cấp cho nhìn khía cạnh bên ngồi, IoT cung cấp liêu, thông tin thực tế để quản lí tài nguyên cách hiệu Trang 10 AC18314 - AUT107 - Nhóm - Trong đề tài này, chúng em sử dụng Module NodeMCU ESP8266 để tiện cho việc kết nối Nhưng module sử dụng vi xử lý chip Wifi SoC ESP8266 (H.3.1.9 ) - Ngoài ra, Module NodeMCU cịn tích hợp chip nạp chương trình CH340 thay phải sử dụng chuyển đổi ngồi (USB To UART ) - Đặc điểm bật module NodeMCU ESP8266: • Tích hợp nút nhấn • Tích hợp chip chuyển usb – uart CH340 • Full IO : 10 GPIO, Analog, 1SPI , UART, I2C/I2S, PWM,v.v… - Thông số kỹ thuật Module NodeMCU ESP8266 : • Tương thích chuẩn wifi : 802.11 b/g/n • Hỗ trợ: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP • Tích hợp TCP/IP protocol stack • Tích hợp TR switch, balun, LNA, power amplifier and matching network • Tích hợp nhân tần số, ổn áp, DCXO and power management units • +25.dBm output power in 802.11b mode • Power down leakage current of = 1,2 Iđm thiết bị - Cơng thức tính chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ áp dụng vào tính tốn sau: STT TÊN THIẾT BỊ MCB hệ chiếu sáng RCBO hệ ổ cắm Contactor ổ cắm bình nước nóng Contactor ổ cắm đèn sưởi CƠNG SUẤT (W) ĐIỆN ÁP ĐM (V) DÒNG ĐIỆN (A) 59 4000 220 220 0,3 18.2 2500 220 12.6 900 220 4.6 Chọn thiết bị MCB 6A RCBO 25A Contactor 3P 18A Contactor 3P 9A Bảng Bảng tính chọn thiết bị đóng cắt 3.3 Bảng kê khối lượng vật tư, linh kiện Bảng Bảng tổng hợp vật tư Trang 42 AC18314 - AUT107 - Nhóm CHƯƠNG THI CƠNG SẢN PHẨM 4.1 Lắp ráp Từ phương án chọn sơ đồ cung cấp điện, chúng em xây dựng mơ hình bảng điện mơ sau (Bản vẽ số ASM-06-LĐ) : - Đầu tiên, ta kiểm tra tình trạng hoạt động thiết bị cách sử dụng đồng hồ đo thông mạch đo điện trở (đối với cuộn hút Contactor) - Sau chắn thiết bị điện hoạt động tốt, ta tiến hành lắp đế ổ điện, đui bóng đèn, hộp công tắc, MCB, RCBO, Contactor lên bảng gỗ theo vị trí định sơ đồ bố trí thiết bị (Bản vẽ ASM-06-LĐ) - Đối với phần ống, ta cắt đoạn ống xếp theo hình dạng sơ đồ ASM-06-LĐ - Sau lắp đặt thiết bị điện ống dây lên bảng thực hành, ta tiến hành dây dựa theo sơ đồ nguyên lý ASM-05-NL - Sau hồn thành cơng đoạn, ta tiến hành kiểm tra nguội Nếu khơng có cố phát sinh, ta cấp điện chạy thử mơ hình Hình 4.1.1 Q trình hồn thiện mơ hình Trang 43 AC18314 - AUT107 - Nhóm Sau hồn thành lắp ráp theo sơ đồ, ta sản phẩm sau: Hình 3.1.2 Sản phẩm hoàn chỉnh Trang 44 AC18314 - AUT107 - Nhóm Trang 45 AC18314 - AUT107 - Nhóm 4.2 - Vận hành hiệu chỉnh Bước để hệ thống hoạt động, ta cần cấp nguồn 220VAC cho line dây điện sơ đồ cung cấp điện (số hiệu ASM-04) - Ta đóng CB A1 A2 sơ đồ nguyên lý để cấp điện cho hệ thống chiếu sáng hệ thống ổ cắm (ASM-05-NL ) - Để điều khiển đèn ổ cắm, có cách: ➢ Sử dụng phần mềm Blynk IoT: • Hình ảnh phần mềm: Hình 4.2.1 Icon biểu tượng tảng • Mở phần mềm Smartphone Website: Hình 4.2.2 Giao diện điều khiển qua Website Trang 46 AC18314 - AUT107 - Nhóm Hình 4.2.3 Giao diện điều khiển App Blynk IoT Smartphone • Để điều khiển thiết bị, ta bấm vào Icon nút bấm giao diện điều khiển, thiết bị tương ứng bật tắt ➢ Sử dụng phím bấm vật lý bảng điều khiển : Hình 4.2.4 Hệ thống phím bấm điều khiển Trang 47 AC18314 - AUT107 - Nhóm - Trạng thái đèn âm trần bật ( Sử dụng cảm biến diện): Hình 4.2.5 Trạng thái đèn âm trần quạt thơng gió bật - Trạng thái đèn rọi gương bật ( Sử dụng công tắc điều khiển từ xa): Hình 4.2.6 Trạng thái đèn rọi gương bật Trang 48 AC18314 - AUT107 - Nhóm - Trạng thái ổ cắm cấp điện bình nước nóng cấp điện ( Sử dụng cơng tắc điều khiển từ xa): Hình 4.2.7 Trạng thái ổ cắm cấp điện bình nước nóng cấp điện - Trạng thái ổ cắm cấp điện đèn sưởi cấp điện ( Sử dụng công tắc điều khiển từ xa): Hình 4.2.8 Trạng thái ổ cắm cấp điện đèn sưởi cấp điện Trang 49 AC18314 - AUT107 - Nhóm CHƯƠNG KẾT LUẬN Nhận xét nhóm thành sau mơn học 5.1 5.1.1 Ưu điểm Nhóm đặt kế hoạch hồn thành phần công việc tương đối hạn - Các phần việc giao hoàn thành tương đối tốt - Các thành viên nhóm nắm phần mềm thiết kế điện - Các thành viên nhóm nắm việc đấu nối, sử dụng, lắp đặt thiết bị điện 5.1.2 Khuyết điểm Một số thành viên nhóm cịn chưa có tính tự giác cơng việc - giao Khả sử dụng phần mềm thiết kế chưa có có tính chủ động 5.2 Đánh giá sản phẩm 5.2.1 Ưu điểm - Có tính ứng dụng thực tiễn cao, sử dụng trực tiếp hộ gia đình - Hệ thống thân thiện với người dùng, điều khiển cơng tắc thơng minh đâu có Internet - Có thể hẹn bật tắt thiết bị cách tự động - Đáp ứng nguyên tắc thiết kế công sử dụng - Sử dụng RCBO làm thiết bị đóng cắt cho thiết bị tiếp xúc trực tiếp với người nên có tính an tồn cao Trang 50 AC18314 - AUT107 - Nhóm 5.2.2 - Nhược điểm Do hệ thống sử dụng thiết bị đóng cắt contactor nên tiếng ồn phát gây khó chịu 5.3 - Cơng tắc thơng minh thiết kế chưa bắt mắt Hướng phát triển đề tài Do hệ thống sử dụng phương pháp đóng cắt contactor gây tiếng ổn khó chịu nên đề tài nâng cấp lên sử dụng Relay bán dẫn (SSR) - Thiết kế lại phần công tắc thông minh, đặt âm tường Trang 51