Nhà là nơi để trở về sau ngày làm việc,nơi để nghỉ ngơi,nơi sinh hoạt của cả gia đình.Một ngôi nhà có hệ thống chiếu sáng thông minh sẽ làm cho cuộc sống sinh hoạt trong gia đình trở nên thiện lợi và thoải mái hơn.Tiểu luận đã đưa ra các giải pháp thiết kế chiếu sáng thông minh đơn giản. Mô hình thiết kế có khả năng điều khiển các thiết bị chiếu sáng trong mô hình,cũng như điều khiển các thiết bị một cách tự động theo các kịch bản do chủ nhà đặt ra. Như điều khiển các thiết bị đèn từ xa bằng điện thoại. Hiển thị cường độ ánh sáng,nhiệt độ ẩm,chất lượng không khí lên màn hình LCD và điện thoại. Điều khiển thiết bị dựa vào cảm biến nhiệt độ độ ẩm,cảm biến chất lượng không khí,cảm biến cường độ ánh sáng. Mô hình chiếu sáng thông minh thiết kế được hoạt động chính xác ,ổn định ,đáp ứng được các yêu cầu đề ra. Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian thực hiện tiểu luận nên mô hình thiết kế chưa thực sự hoàn thiện. Hy vọng từ những điều mà tiểu luận đã làm được cùng với những ý tưởng ở trên sẽ được thực hiện ra mô hình chiếu sáng thông minh hoàn chỉnh và giá rẻ dễ tiếp xúc với mọi người.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN NGÔI NHÀ THÔNG MINH Ngành: Kỹ thuật điện Lớp: 19DDCA2 Tp.HCM, ngày 19 tháng 07 năm 2021 VIỆN KĨ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (sĩ số nhóm……): Tên đề tài : Thiết kế mơ hình ngơi nhà thơng minh Các liệu ban đầu : -Phần mềm Proteus, Inventor, Arduino -Các loại thiết bị cảm bị cảm biến: BH1750, MQ135, DHT11, ESP8266, ESP32-CAM, FC37, E18 D80NK, board Arduino UNO R3 -Nhà thông minh: Nhà cấp 4 Nội dung nhiệm vụ : Thiết kế mơ hình nhà thơng minh bao gồm: _ Thiết kế mơ hình ngơi nhà thơng minh _ Thiết kế hệ thống chiếu sáng thông minh, điều khiển cảnh báo điện thoại _ Hiển thị số liệu nhiệt độ, độ ẩm, khí gas, hiển thị lên LCD _ Thiết kế hệ thống chống trộm tự động cảnh báo, đóng cửa Kết tối thiểu phải có: 1) Mơ hình nhà thơng minh 2) Báo cáo thuyết minh đề tài 3) Giao diện app điện thoại để điều khiển 4) Ngày giao đề tài: 26/09/2021 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên thành viên) Ngày nộp báo cáo: 13/1/2022 TP HCM, ngày … tháng … năm ……… Giảng viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN TÊN MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN (Do giảng viên hướng dẫn ghi giao lại cho sinh viên đóng vào báo cáo) Tên đề tài: Nhà thông minh Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên/ nhóm sinh viên thực đề tài (sĩ số nhóm……): Tuần Ngày Nội dung thực 23/09/2021 Giao đề tài 08/10/2021 Tìm hiều để tài 15/10/2021 Tìm hiều để tài 22/10/2021 29/10/2021 Mua linh kiện tiến hành tìm hiểu thử nghiệm 5/11/2021 Mua linh kiện tiến hành tìm hiểu thử nghiệm 12/11/2021 Mua linh kiện tiến hành tìm hiểu thử nghiệm 22/11/2021 Mua linh kiện tiến hành tìm hiểu thử nghiệm 10/12/2021 Mua linh kiện tiến hành tìm hiểu thử nghiệm 10 17/12/2021 Hồn thiện lấp ráp mơ hình Kết thực sinh viên (Giảng viên hƣớng dẫn ghi) Tìm hiều để tài Tuần Ngày Nội dung thực 11 25/12/2021 Hoàn thiện lấp ráp mơ hình 14/01/2022 Đánh giá kết báo cáo: (Nội dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….) 12 Kết thực sinh viên (Giảng viên hƣớng dẫn ghi) Cách tính điểm: Điểm trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá trình thực đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án mơn học; Điểm q trình (Ghi theo thang điểm 10) Họ tên sinh viên Mã số SV Tiêu chí đánh giá q trình thực đồ án Tính chủ Đáp ứng động, tích mục tiêu cực, sáng đề tạo (tối đa (tối đa điểm) điểm) Tổng điểm tiêu chí đánh giá trình thực đồ án (tổng cột điểm 1+2) 50% Điểm báo cáo bảo vệ đồ án mơn học (50%) Điểm q trình = 0.5*tổng điểm tiêu chí + 0.5*điểm báo cáo Ghi chú: Điểm số có sai sót, GV gạch bỏ ghi lại điểm kế bên ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên thành viên) TP HCM, ngày … tháng … năm ……… Giảng viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC PHÂN CÔNG NHIỆM VỤCHO TỪNG THÀNH VIÊNError! Bookmark not defined CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN 1.1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.2.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.ARDUINO: 2.1.1.Arduino Uno 2.1.2 Thông số kỹ thuật Arduino Uno 2.1.3 Các thành phần chức Arduino Uno Hình 2.2 Các thành phần chức Arduino Uno 2.1.4 Phần mềm Arduino IDE 10 2.1.5 Giao diện phần mềm Arduino IDE 10 2.2.CẢM BIẾN ÁNH SÁNG BH1750 11 2.2.1.Thông số: 11 2.2.2 Chân kết nối cảm biến BH1750: 12 2.3.CẢM BIẾN CHẤT LƢỢNG KHƠNG KHÍ MQ-135 12 Hình 2.5 12 2.3.1.MÔ TẢ: 12 2.3.2.THÔNG SỐ KĨ THUẬT: 13 2.3.3 Cấu hình pin 13 2.4.Cảm Biến Độ Ẩm, Nhiệt Độ DHT11 14 2.4.1.Thông số kĩ thuật: 14 2.4.2 Sơ đồ chân Cảm biến DHT11: 15 2.5.Module relay kênh 5v 16 2.5.1.Thông số kỹ thuật: 16 2.5.2.Sơ đồ nguyên lý Relay kênh 5V: 17 2.6.Module thu phát bluetooth HC-05: 18 Hình 2.12 18 2.6.1 Sơ đồ chân HC-05 gồm có: 18 HÌNH 2.13 19 2.6.2.Thông số kĩ thuật : 19 2.7 LCD2004: 20 2.7.1Thông số kỹ thuật: 20 2.7.2 Sơ đồ chân: 20 2.8.Module I2C Arduino: 21 2.8.1 Thông số kĩ thuật : 21 2.9 Sơ đồ đấu nối Arduino với thiết bị: 22 2.9.1.BH1750 22 2.9.2 I2C 23 2.9.3Module Relay kênh 5V 23 2.9.4Cảm biến chất lƣợng khơng khí MQ135 24 2.9.5 Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 24 2.9.6 Module thu phát Blutooth HC05 24 CHƢƠNG 3:THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHIẾU SÁNG THƠNG MINH 25 3.1:Yêu cầu thiết kế 25 3.1.1:Xây dựng sơ đồ thuật toán 27 3.1.2: Chế độ điều khiển thiết bị từ xa thông qua ứng dụng Mit App inventor smartphone 29 3.2.Đọc xử lý tín hiệu đọc đƣợc Arduino, xuất hình: 30 3.2.1 Các bƣớc đọc xử lý tín hiệu đọc đƣợc Arduino, xuất hình điều khiển Bluetooth: 30 a.Hiển thị kết đo thông qua cảm biến: 30 b Điều khiển đèn Bluetooth: 31 3.3.MIT APP INVENTOR: 35 3.3.2 Các bƣớc cụ thể: 38 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 55 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN 1.1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Trong sống ngày ánh sáng phần thiếu.Ánh sáng không giúp đảm bảo hoạt động sinh hoạt hàng ngày nhƣ lại, ăn uống, ngủ nghỉ, hay phục vụ cơng việc mà ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời.Việc chiếu sáng nhân tạo giúp chủ động công việc hay hành động sống Vì nhóm em thực tiểu luận “Nghiên cứu mơ hình chiếu sáng thơng minh”.nhằm mục đích đảm bảo nhu cầu chiếu sáng đơng thời tiết kiệm điện công sức ngƣời Với hƣớng dẫn tận tình thầy “NGUYỄN CAO TRÍ” nhóm em hoàn thành báo cáo này.tuy cố gắng tìm hiểu,phân tích thiết kế thi cơng mạch nhƣng khơng tránh đƣợc sai sót.em mong nhận dƣợc thơng cảm góp ý thầy 1.2.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Vì đƣợc ứng dụng rộng rãi phổ biến nên mục tiêu đề tài tìm hiểu nguyên lý hoạt động linh kiện mơ hình,sự liên kết chúng việc điều khiển động hay tải để có thêm kiến thứctrong việc thiết kế mơ hình sử dụng linh kiện điện tử CHƢƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.ARDUINO: 2.1.1.Arduino Uno Là bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa vi điều khiển Microchip ATmega328 đƣợc phát triển Arduino.cc Bảng mạch đƣợc trang bị chân đầu vào/ đầu Digital Analog giao tiếp với bảng mạch mở rộng khác Mạch Arduino Uno thích hợp cho bạn tiếp cận đam mê điện tử, lập trình…Dựa tảng mở Arduino.cc cung cấp bạn dễ dàng xây dựng cho dự án nhanh ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…) Hình 2.1 2.1.2 Thơng số kỹ thuật Arduino Uno Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ đƣợc cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) 2.1.3 Các thành phần chức Arduino Uno Hình 2.2 Các thành phần chức Arduino Uno -USB Plug: Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính Thơng qua cáp USB Upload chƣơng trình cho Arduino hoạt động, ngồi USB cịn cấp nguồn cho Arduino -Extermal Power Supply Plug : Ngoài nguồn USB , cấp nguồn ngồi thơng qua jack cắm 2.1mm( cực dƣơng giữa) bo mạch hoạt động với nguồn – 12 volt Đây dao diện thiết kế c Components: Sơ đồ thể cấu trúc thành phần đƣợc bố trí Screen 41 d Properties: Hiển thị thuộc tính component tƣơng ứng đƣợc chọn nhƣ màu sắc kích thƣớc chữ… 42 Ngồi cịn khung Media chứa file media bạn tải lên để sử dụng chƣơng trình nhƣ: Ảnh icon, ảnh nền, … Bước 3: Lập trình chức Để di chuyển qua lại cửa sổ thiết kế tạo code, nhấp chọn nút Design, Blocks góc phải 64.Trong MIT AI2, code Blocks, việc kéo thả blocks sang khung Viewer kết nối chúng theo chức mong muốn 65.Blocks gồm nhóm chính: a Các block chức chƣơng trình nhƣ: điều khiển luồng, logic, tốn học, ký tự, biến, … 43 * Các block chức theo component ứng dụng: Mỗi component ứng dụng có block chức tƣơng ứng 44 Nhóm gồm kiểu chính: Thuộc tính (Properties): 45 Phƣơng thức (Methods): Sự kiện (Events): Các khối code chƣơng trình 46 -Khối thiết lập danh sách thiết bị Bluetooth đƣợc kết nối với điện thoại để nhấp vào nút ListPicker, nút kết nối, danh sách tất thiết bị đƣợc ghép nối hiển thị -Tiếp theo, phải đặt xảy sau chọn chọn mơ-đun Bluetooth cụ thể Khối có tác dụng làm điện thoại kết nối với địa Bluetooth chọn trƣớc hiển thị kết nối -Sau viết code điều khiển đèn -Đây khối đồng hồ Khi kết nối đƣợc bluetooth điện thoại thị nhiệt độ, độ ẩm, khí độ rọi 47 -Và khối đồng hồ cịn có điều kiện thể mức độ khí CO2 nhà điều kiện để đƣa lời khuyên bật tắt phòng Điều kiện khí CO2 48 Điều kiện độ rọi -Cuối khối điều khiển bật tắt đèn giọng nói 49 Bƣớc 4: Biên dịch thử nghiệm Để biên dịch thực thi chƣơng trình viết MIT App Inventor có hai cách: Cách 1: Sử dụng phần mềm MIT Companion Với cách này, bạn cần cài đặt phần mềm MIT Companion điện thoại bạn Sau đó, kết nối với project bạn để tự động download chạy bên phần mềm MIT Companion Điều gây nhiều bất tiện phụ thuộc Cách 2: Biên dịch file apk cài đặt, bao gồm tùy chọn download file apk máy tính sau chép sang điện thoại để cách đặt biên dịch tải online thông qua mã QR code Ở ví dụ chọn Cách Để thực hiện, bạn chọn Build -> App (provide QR code for apk) 50 Sản phẩm: Gồm mơ hình, app inventer, cảm biến bh1750,mq135 dht11, hc05,lcd, relay kênh led -Khi quét mã QR app MIT AI2 Companion down ứng dụng ta đƣợc: +Giao diện chƣa kết nối Bluetooth 51 +Khi kết nói bluetooth : -Mơ hình : 52 -Đấu nối arduino cảm biến: -Hiển thị lcd: -Dựa vào nhóm em khảo sát đo độ rọi cảm biến BH1750 đƣa điều kiện : + 100>=độ rọi>200 điện thoại báo: bật đèn (đèn ) + 200>=độ rọi>300 điện thoại báo: bật đèn 3(đèn giữa) + 300>=độ rọi>400 điện thoại báo: bật đèn ( đèn cạnh cửa chính) 53 + 400>=độ rọi>500 điện thoại báo: bật đèn (đèn cạnh cửa sổ) + Độ rọi =500 : tắt hết đèn Hình ảnh 54 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Nhà nơi để trở sau ngày làm việc,nơi để nghỉ ngơi,nơi sinh hoạt gia đình.Một ngơi nhà có hệ thống chiếu sáng thông minh làm cho sống sinh hoạt gia đình trở nên thiện lợi thoải mái hơn.Tiểu luận đƣa giải pháp thiết kế chiếu sáng thông minh đơn giản Mô hình thiết kế có khả điều khiển thiết bị chiếu sáng mơ hình,cũng nhƣ điều khiển thiết bị cách tự động theo kịch chủ nhà đặt Nhƣ điều khiển thiết bị đèn từ xa điện thoại Hiển thị cƣờng độ ánh sáng,nhiệt độ ẩm,chất lƣợng khơng khí lên hình LCD điện thoại Điều khiển thiết bị dựa vào cảm biến nhiệt độ độ ẩm,cảm biến chất lƣợng khơng khí,cảm biến cƣờng độ ánh sáng Mơ hình chiếu sáng thơng minh thiết kế đƣợc hoạt động xác ,ổn định ,đáp ứng đƣợc yêu cầu đề Tuy nhiên, giới hạn thời gian thực tiểu luận nên mơ hình thiết kế chƣa thực hoàn thiện Hy vọng từ điều mà tiểu luận làm đƣợc với ý tƣởng đƣợc thực mơ hình chiếu sáng thơng minh hoàn chỉnh giá rẻ dễ tiếp xúc với ngƣời 55