TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH
Tổng quan về nhà thông minh
Ngày nay, với sự nâng cao đời sống, nhu cầu về tiện nghi và hỗ trợ của con người ngày càng tăng Sự phát triển mạnh mẽ của mạng internet đã thúc đẩy việc giám sát và điều khiển hệ thống từ xa trở nên cần thiết Từ đó, khái niệm ngôi nhà thông minh ra đời, nơi mọi hoạt động của con người được hỗ trợ linh hoạt, và ngôi nhà có khả năng tự động quản lý một cách thông minh.
Vậy, như thế nào là nhà thông minh ?
Sự thông minh của một ngôi nhà được thể hiện trên 4 phương diện như sau:
Nhà thông minh mang đến khả năng tự động hóa vượt trội với hệ thống cảm biến đa dạng như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, khí gas, báo cháy, vật cản và ánh sáng Những cảm biến này hoạt động tự động theo điều kiện môi trường, giúp giám sát và tối ưu hóa mức tiêu thụ điện và nước hiệu quả hơn so với các giải pháp truyền thống.
Khả năng thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng là yếu tố quan trọng trong thiết kế ngôi nhà thông minh, cho phép chủ nhân điều khiển các thiết bị theo ý muốn hoặc thông qua các kịch bản đã được lập trình sẵn.
Khả năng bảo mật và giám sát an ninh là yếu tố quan trọng trong hệ thống nhà thông minh Hệ thống này bao gồm các thiết bị giám sát an ninh, báo cháy và phát hiện rò rỉ khí gas, tự động gửi thông tin trạng thái của ngôi nhà qua mạng internet.
Khả năng điều khiển và cảnh báo từ xa qua internet, bao gồm wifi và 3G, cho phép người dùng quản lý các thiết bị như bóng đèn, điều hòa, ti vi và tủ lạnh Chỉ cần một thiết bị kết nối internet, người sử dụng có thể theo dõi dữ liệu từ cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà theo nhu cầu của mình.
Hình 1.1 Mô hình tổng quát nhà thông minh
Nhà thông minh hiện nay đang trở thành một thị trường tiềm năng với giá trị toàn cầu lên đến hàng tỷ đô la Đặc biệt, thị trường Bắc Mỹ cho thấy rõ ràng rằng công nghệ này chính là tương lai mà mỗi ngôi nhà cần hướng tới.
Hình 1.2 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới
Hình 1.3 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome chỉ tính riêng thị trường Bắc Mỹ
1.2 Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay 1.2.1 Các giải pháp nhà thông minh trên thế giới
Thị trường Smarthome lớn nhất thế giới hiện nay là Bắc Mỹ, cung cấp nhiều tiện ích cho ngôi nhà của 4 người Các tính năng cơ bản bao gồm cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, camera an ninh và hệ thống giải trí.
Dưới đây là một số ví dụ về ngôi nhà thông minh từ các nhà sản xuất tại Mỹ và châu Âu, với các tiêu chuẩn đa dạng từ cơ bản đến cao cấp, phù hợp cho nhu cầu của các gia đình.
Hình 1.4 Mô hình Smart home của công ty Compro Technology
Hình 1.5 Mô hình Smart home của công ty IEI Integration
Hình 1.6 Mô hình Smart home Eco-Future-World
1.2.2 Các giải pháp nhà thông minh ở Việt Nam
Tại Việt Nam, thị trường nhà thông minh đang phát triển mạnh mẽ với sự tham gia của nhiều nhà sản xuất, nổi bật là BKAV và Lumi Smarthome Các sản phẩm của họ không chỉ đáp ứng đầy đủ các chức năng như các nhà sản xuất quốc tế mà còn được thiết kế phù hợp với nhu cầu và thói quen của người tiêu dùng Việt Nam, mang lại lợi thế cạnh tranh đáng kể so với các thương hiệu nước ngoài.
Hình 1.7 Mô hình Smart home của BKAV
Lựa chọn hướng thiết kế
Nhà thông minh là một lĩnh vực đa dạng với nhiều khía cạnh cần xem xét Thiết kế hệ thống nhà thông minh phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng của chủ sở hữu, trong đó hệ thống điều khiển và giám sát đóng vai trò quan trọng.
Trước đây, nhà thông minh chỉ là một khái niệm trong trí tưởng tượng và phim ảnh Tuy nhiên, nhờ vào sự phát triển vượt bậc của công nghệ, các giải pháp nhà thông minh hiện nay ngày càng đa dạng và tiện ích hơn cho người dùng.
Nhà thông minh bắt đầu với các thiết bị điều khiển từ xa, phục vụ nhu cầu cơ bản của con người Tiếp theo, công nghệ tự động hóa đã được áp dụng, cho phép các thiết bị trong nhà tự động điều chỉnh theo môi trường và thói quen của người sử dụng.
Với sự phát triển của internet, giải pháp kết nối và điều khiển thiết bị trong nhà qua mạng đã ra đời, cho phép người dùng quản lý các tiện ích như hệ thống an ninh và tính toán năng lượng từ xa, không còn bị giới hạn trong không gian ngôi nhà.
Khả năng bảo mật an ninh là ưu tiên hàng đầu trong hệ thống kết nối internet, do nguy cơ bị hack và chiếm quyền điều khiển ngày càng tăng Chủ nhà có thể sử dụng các hình thức đăng nhập bảo mật như mật khẩu, Passcode, bảo mật vân tay và bảo mật mống mắt Hệ thống còn tích hợp khả năng cảnh báo đột nhập, giúp gia chủ phát hiện sự cố từ bất kỳ đâu thông qua kết nối Wifi hoặc GPRS.
Gần đây, xu hướng điều khiển thiết bị bằng giọng nói đã được tích hợp vào giải pháp xây dựng nhà thông minh, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng Trong tương lai, nhờ vào công nghệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo, ngôi nhà sẽ có khả năng nhận diện giọng nói của từng thành viên và ghi nhớ thói quen của mỗi người trong gia đình.
Hình 1.9 Xu hướng phát triển của smarthome
Hiện nay, giải pháp xây dựng nhà thông minh tại Việt Nam đang ngày càng phổ biến và phát triển, nhờ vào hệ thống điều khiển và giám sát qua internet Giải pháp này phù hợp với khả năng công nghệ và điều kiện kinh tế của người dân.
Nhóm em chọn đề tài thiết kế ngôi nhà thông minh phù hợp với chuyên ngành Cơ Điện Tử và công nghệ cao Dự án này sử dụng hệ thống điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng internet, cụ thể là mạng wifi, trên mô hình nhà thông minh có kích thước 1000cm x 800cm Các chức năng cơ bản bao gồm: cửa tự động đóng/mở, giám sát và cảnh báo cháy, cảnh báo khí gas rò rỉ, cảnh báo xâm nhập trái phép, rèm cửa tự động theo ánh sáng, cùng với việc bật đèn và quạt tự động dựa trên sự hiện diện của người dùng và nhiệt độ môi trường.
THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH
Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng
Từ một ngôi nhà thông thường, chúng em lựa chọn thiết kế ra một mô hình cơ bản dành cho 1 gia đình với 4 người ở, với thiết kế gồm:
1 phòng giải trí xem phim
Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu ngôi nhà thông minh
Chúng tôi đã lựa chọn các tiêu chí quan trọng để xây dựng một ngôi nhà thông minh tại Việt Nam, bao gồm các chức năng và tiện ích như tự động hóa, điều khiển từ xa, và tích hợp hệ thống an ninh thông minh, nhằm mang lại sự tiện nghi và an toàn cho người sử dụng.
Mở cửa bằng mật khẩu
Hệ thống rèm cửa tự động theo ánh sáng môi trường
Hệ thống thông báo nhiệt độ, độ ẩm.
Hệ thống dây phơi quần áo tự động điều chỉnh theo thời tiết.
Chế độ xem phim tự động tại phòng giải trí xem phim.
Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí Gas tự động.
Hệ thống điều hòa, đèn, quạt tự động.
Hệ thống điều khiển từ xa qua giao diện Web.
Hình 2.2 Các chức năng sử dụng
Sơ đồ nguyên lý hoạt động
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống điện tử a) Khối cảm biến:
Cảm biến nhiệt độ: tín hiệu đầu ra là tín hiệu tương tự.
Cảm biến độ ẩm: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
Cảm biến chuyển động: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
Cảm biến khí gas: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
Cảm biến hồng ngoại: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
Cảm biến ánh sáng: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
Cảm biến mưa: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số. b) Khối xử lý:
Arduino Ethernet W5100. c) Router wifi kết nối với khối xử lý thông qua cổng RJ45 d) Khối chấp hành:
Rèm cửa phòng ngủ và phòng xem phim.
Sơ đồ mạch điện hệ thống
Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống.
Giới thiệu modul Arduino
Arduino đang ngày càng phổ biến trên toàn cầu nhờ vào nhiều ứng dụng độc đáo từ cộng đồng nguồn mở Tuy nhiên, tại Việt Nam, Arduino vẫn chưa được biết đến rộng rãi.
Hình 2.5 Hình ảnh Arduino Uno R3
Arduino là nền tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, cho phép lập trình viên dễ dàng tương tác với các cảm biến và thiết bị ngoại vi Đây là một bộ điều khiển logic có thể lập trình, giúp đơn giản hóa quá trình lắp ráp và điều khiển thiết bị điện tử Arduino đặc biệt hữu ích cho những người đam mê công nghệ và điều khiển học, nhưng không có nhiều thời gian để tìm hiểu sâu về lập trình và cơ điện tử.
Arduino được phát triển để đơn giản hóa thiết kế và lập trình vi điều khiển, giúp những người không có nhiều kiến thức về điện tử dễ dàng tiếp cận công nghệ Với việc hỗ trợ ngôn ngữ lập trình thân thiện, Arduino giúp người dùng tạo ra các sản phẩm điện tử mà không cần tốn nhiều thời gian và công sức Dưới đây là những ưu điểm nổi bật của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác.
Lập trình Arduino hỗ trợ đa nền tảng, cho phép người dùng thực hiện trên nhiều hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac OS, Linux trên máy tính để bàn và Android trên thiết bị di động.
Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu
Arduino là một nền tảng mở, cho phép phần mềm chạy trên nó được chia sẻ một cách dễ dàng và tích hợp vào nhiều nền tảng khác nhau.
Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn.
Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị
Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng.
Arduino được sử dụng rộng rãi làm bộ não cho nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp, nhờ vào khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp Một số ứng dụng nổi bật của Arduino bao gồm công nghệ in 3D, robot dò đường theo nguồn nhiệt, thiết bị nhấp nháy theo âm thanh và đèn laser, cùng với thiết bị thông báo thời gian bánh mì ra lò cho khách hàng.
Mỗi phòng trong căn nhà chỉ sử dụng tối đa 3 cảm biến và 3 cơ cấu chấp hành Trong số đó, cảm biến nhiệt độ LM35 cung cấp tín hiệu dạng tương tự (analog), trong khi các cảm biến khác chủ yếu phát tín hiệu dạng số (digital) Do đó, việc sử dụng module Arduino Uno là đủ để xử lý tất cả các tín hiệu này.
Hình 2.6 Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno
Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển sử dụng chip Atmega328, với 14 chân vào ra tín hiệu số, trong đó 6 chân hỗ trợ điều chế độ rộng xung Nó có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự để kết nối với các bộ cảm biến, sử dụng dao động thạch anh 16MHz, cổng USB để nạp chương trình và chân cấp nguồn Bo mạch còn có ICSP header và nút reset, cung cấp mọi thứ cần thiết cho vi điều khiển Nguồn cấp cho Arduino có thể từ máy tính qua USB, bộ nguồn chuyên dụng hoặc pin.
Arduino có thể được cấp nguồn qua kết nối USB hoặc nguồn điện bên ngoài, với dải điện áp từ 6V đến 20V Tuy nhiên, nếu sử dụng nguồn dưới 7V, chân 5V có thể không đạt đủ điện áp và hệ thống vi điều khiển có thể không ổn định Ngược lại, nếu cấp nguồn trên 12V, bộ điều chỉnh điện áp có thể quá nóng, gây nguy hiểm cho bo mạch Do đó, dải điện áp khuyến nghị cho Arduino là từ 7V đến 12V.
Chân Vin trên Arduino cho phép cung cấp điện áp đầu vào từ nguồn bên ngoài, khác với nguồn 5V lấy từ USB hoặc qua jack cắm nguồn riêng Người dùng có thể sử dụng chân này để cấp nguồn cho mạch Arduino một cách linh hoạt.
Chân 5V trên bo mạch có chức năng cung cấp nguồn cho vi điều khiển và các linh kiện khác, đồng thời cấp điện cho các thiết bị ngoại vi khi được kết nối.
Chân 3,3V: Cung cấp nguồn cho các thiết bị cảm biến
Chân GND: Chân nối đất.
Chân Aref: Tham chiếu điện áp đầu vào analog.
Chân IOREF cung cấp điện áp cần thiết cho hoạt động của vi điều khiển Một shield được cấu hình chính xác có khả năng đọc điện áp từ chân IOREF, từ đó lựa chọn nguồn điện phù hợp hoặc kích hoạt bộ chuyển đổi điện áp để hoạt động ở mức 5V hoặc 3,3V.
Chip Atmega328 có 32KB (với 0,5KB sử dụng cho bootloader) Nó còn có 2KB SRAM và 1KB EEPROM. d) Thông số kỹ thuật
Arduino Uno có 14 chân digital (chân 0 – 13) và 6 chân analog (chân A0 – A5).
Các chân digital có thể được cấu hình để nhận dữ liệu từ thiết bị ngoại vi hoặc truyền tín hiệu ra ngoài Việc sử dụng các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() giúp quản lý chức năng của các chân này Mỗi chân có khả năng cung cấp hoặc nhận dòng điện tối đa 40mA và có điện trở kéo nội 20kΩ (mặc định không nối).
50 kOhms Ngoài ra có một số chân có chức năng đặc biệt:
Chân 0 (Rx): Chân được dùng để nhận dữ liệu nối tiếp
Chân 1 (Tx): Chân được dùng để truyền dữ liệu nối tiếp.
Chân 2 và 3: Chân ngắt ngoài.
Chân 3, 5, 6, 9, 10 và 11 được sử dụng để vào/ra số hoặc điều chế độ rộng xung Chân 13 kết nối với một LED đơn, LED này sẽ sáng hoặc tắt tương ứng với mức logic của chân 13.
Chân 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK): Chuẩn giao tiếp SPI.
Các chân analog có độ phân giải 10 bit, tương đương với 1024 mức giá trị khác nhau trong khoảng từ 0 đến 5V Bên cạnh đó, một số chân còn được trang bị các chức năng đặc biệt.
Chân A4 (SDA) và A5 (SCL): Hỗ trợ truyền thông TWI.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Sơ đồ mạch điện điều khiển các cơ cấu chấp hành
Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển
Tổng quan về các thiết bị sử dụng trong hệ thống cơ cấu chấp hành
2.1 Động cơ servo SG90 a) Sơ đồ chân
Hình 3.2 Sơ đồ chân động cơ servo SG90
Servo SG90 là một động cơ servo với 3 chân:
- Chân màu cam: cấp xung
- Chân màu đỏ: cấp nguồn 5V
- Chân màu nâu: nối đất b) Các thông số chính
Momen xoắn: 1.8kg/cm Tốc độ hoạt động: 60 độ trong 0.1 giây Điện áp hoạt động: 4.8V(~5V)
Nhiệt độ hoạt động: 0 ºC – 55 ºC c) Nguyên tắc hoạt động
Khi ta cấp xung từ 1ms-2ms ta sẽ điều khiển động cơ quay 1 góc theo ý muốn. d) Ứng dụng trong hệ thống
Đóng mở gara để xe
2.2 Động cơ bước DC 5.6V/2.1A và modul điều khiển A4988 a) Sơ đồ chân
Hình 3.3 Sơ đồ chân A4988 b) Nguyên tắc hoạt động
Giao thức điều khiển số bước và chiều quay rất đơn giản.
5 cấp điều chỉnh bước: 1; 1/2; 1/4; 1/8 và 1/16 bước.
Điều chỉnh dòng định mức cấp cho động cơ bằng triết áp.
Có chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tụt áp và chống dòng ngược.
Để điều khiển động cơ, sử dụng chân ENABLE để bật hoặc tắt: mức LOW để bật module và mức HIGH để tắt Chiều quay của động cơ được điều khiển qua pin DIR, trong khi pin STEP điều khiển bước của động cơ, với mỗi xung tương ứng với một bước hoặc vi bước.
Chọn chế độ hoạt động bằng cách đặt mức logic cho các chân MS1, MS2, MS3 Hai chân Sleep với Reset nối với nhau. c) Ứng dụng trong hệ thống
Sử dụng làm quạt thông gió phòng ngủ, có khả năng tăng giảm tốc độ theo nhiệt độ phòng.
Các modul thiết bị được sử dụng trong mô hình và chức năng
3.1 Vườn và ngoại vi a) Chức năng
- Đèn cổng tự động sáng khi có người xuất hiện trước cổng, tắt sau khi người rời đi 3s.
- Đèn cửa tự động sáng khi có người trước cửa, tắt sau khi người rời đi 3s.
- Bảo mật bằng Passcode, khi nhập sai mật khẩu 3 lần còi sẽ hú báo động. b) Bộ xử lý
Board mạch Arduino Uno R3 có khả năng nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, thực hiện các lệnh đã được lập trình cho các thiết bị gắn trên mạch Cơ cấu chấp hành của nó cho phép điều khiển hiệu quả các thiết bị ngoại vi.
- 1 cảm biến hồng ngoại ở cổng, khi phát hiện có người xuất hiện sẽ sáng đèn, tự động tắt khi người rời khỏi sau 3s.
- 1 cảm biến hồng ngoại ở cửa, khi phát hiện có người xuất hiện sẽ sáng đèn, tự động tắt khi người rời khỏi sau 3s.
- 1 Passcode 4x4 gắn ở cửa với mật khẩu 6 pin. d) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý vườn và ngoại vi
- Mở cửa tự động khi nhập mật khẩu đúng, hoặc sử dụng chức năng mở cửa trên giao diện web.
- Đèn, quạt tự động bật khi có người vào.
- Thông báo nhiệt độ, độ ẩm hiện tại trong nhà.
- Báo động khi nhiệt độ phòng tăng quá mức quy định.
- Đèn cầu thang tự động sáng khi có người đi qua, tự tắt sau 3s. b) Bộ xử lý
Board mạch Arduino Uno R3 đóng vai trò quan trọng trong việc nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến Nó thực thi các lệnh đã được lập trình cho các cảm biến và thiết bị được kết nối, giúp tạo ra các ứng dụng thông minh và tự động hóa hiệu quả.
The Arduino Mega 2560 board, combined with the Arduino Ethernet Shield W5100, is designed to receive and process signals from various devices connected to other Uno boards, effectively transmitting data to a web server This setup serves as a crucial actuator mechanism for seamless communication and data management.
Hai động cơ servo được sử dụng để đóng mở cửa chính khi nhận tín hiệu từ Arduino Uno R3 Tín hiệu này được kích hoạt khi người dùng nhập đúng mật khẩu hoặc gửi lệnh mở cửa từ giao diện web.
- 1 cảm biến hồng ngoại ở cầu thang, khi phát hiện có người vào nhà thì sẽ tự động bật d) Cơ cấu bảo mật, giám sát
- 1 cảm biến chuyển động đặt ngoài cửa giám sát hoạt động bên ngoài.
- Bàn phím và màn hình nhập mật mã, khi người dùng nhập đúng mã thì động cơ servo sẽ xoay và mở cửa.
Cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến độ ẩm sẽ giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong nhà, với các thông số được hiển thị trên màn hình LCD.
- 1 còi báo động sẽ kêu khi nhiệt độ trong phòng đo được từ cảm biến nhiệt độ LM35 vượt quá mức cho phép. e) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý phòng khách
3.3 Gara để xe a) Chức năng
- Mở cửa bằng nút bấm, hoặc ra lệnh bằng giao diện web. b) Bộ xử lý
Board mạch Arduino Uno R3 có khả năng nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, đồng thời thực thi các lệnh đã được lập trình cho các thiết bị gắn trên board Điều này giúp tối ưu hóa việc điều khiển các thiết bị trong phòng khách một cách hiệu quả.
- 1 động cơ servo có chức năng đóng/mở cửa nhà xe, điều khiển qua nút bấm và giao diện web. d) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý gara để xe
Rèm cửa thông minh tự động điều chỉnh theo ánh sáng ngoài trời, tự động đóng khi trời sáng và mở ra khi trời tối Người dùng cũng có thể điều khiển rèm cửa trực tiếp qua giao diện web, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong việc quản lý ánh sáng cho không gian sống.
- Thông báo nhiệt độ, độ ẩm thông qua màn hình LCD.
- Thông báo tốc độ quay của quạt thông gió.
- Tự động tăng tốc độ quạt khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép. b) Bộ xử lý
Bo mạch Arduino Uno R3 có khả năng nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, đồng thời thực thi các lệnh đã được lập trình cho các thiết bị gắn trên bo mạch Cơ cấu chấp hành của nó cho phép điều khiển các thiết bị ngoại vi một cách hiệu quả.
Hệ thống rèm tự động sử dụng một động cơ servo kết hợp với bánh răng-dây đai để điều khiển việc kéo rèm đóng hoặc mở Đặc biệt, cảm biến ánh sáng được tích hợp để tự động điều chỉnh rèm theo điều kiện ánh sáng môi trường, đóng rèm khi trời tối và mở khi trời sáng Người dùng cũng có thể dễ dàng điều khiển rèm thông qua giao diện web.
- 1 động cơ 1 chiều DC gắn vào quạt để điều khiển tốc độ quạt quay. d) Cơ cấu bảo mật, giám sát
Cảm biến nhiệt độ LM35 sẽ giám sát nhiệt độ trong phòng và hiển thị thông số trên màn hình LCD Khi nhiệt độ tăng quá cao, hệ thống sẽ điều khiển động cơ một chiều để tăng vòng quay nhằm ổn định nhiệt độ.
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý phòng ngủ
3.5 Phòng giải trí/xem phim a) Chức năng
- Chế độ xem phim riêng : Khi chọn sẽ bật máy chiếu, quạt và tắt đèn, kéo rèm lại. b) Bộ xử lý
Bảng mạch Arduino Uno R3 đóng vai trò quan trọng trong việc nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, đồng thời thực hiện các lệnh đã được lập trình cho các cảm biến và thiết bị gắn trên mạch Cơ cấu chấp hành của nó cho phép điều khiển các thiết bị ngoại vi một cách hiệu quả.
- Động cơ servo và hệ thống bánh răng-dây đai kéo rèm đóng/mở, điều khiển qua giao diện web.
- Quạt và đèn. d) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý phòng xem phim
- Cảnh báo khi có đột nhập qua cửa sổ.
- Báo động khi nhiệt độ tăng quá mức quy định.
- Báo động khi nồng độ khí gas vượt quá mức quy định.
- Dây phơi quần áo tự động thu lại khi có mưa. b) Bộ xử lý
Bo mạch Arduino Uno R3 có khả năng nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, đồng thời thực thi lệnh đã được lập trình cho các cảm biến và thiết bị gắn trên bo mạch Cơ cấu chấp hành của nó cho phép thực hiện các tác vụ tự động hóa một cách hiệu quả.
- 1 động cơ servo và cảm biến mưa nằm bên ngoài tường phòng bếp, có nhiệm vụ kéo dây phơi vào trong mái hiên khi trời mưa.
- Quạt và đèn với khả năng điều khiển thông qua giao diện web. d) Cơ cấu giám sát, cảnh báo
- Cảm biến chuyển động đặt gần cửa sổ có chức năng gửi tín hiệu về board mạch để bật còi báo động khi phát hiện có xâm nhập.
Cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến khí gas MQ2 sẽ kích hoạt còi báo động khi nhiệt độ hoặc nồng độ khí gas vượt quá giới hạn an toàn Sơ đồ nguyên lý của hệ thống này thể hiện cách thức hoạt động và kết nối giữa các cảm biến.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, CẢNH BÁO
Tổng quan về các cảm biến được sử dụng trong hệ thống giám sát, cảnh báo45 1 Cảm biến nhiệt độ LM35
2.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 a) Sơ đồ chân:
Hình 4.1 Sơ đồ chân cảm biến LM35
LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog.
Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35.
Cấu tạo gồm có 3 chân:
+ Chân 1: Chân nguồn Vcc + Chân 2: Đầu ra Vout + Chân 3: GND b) Các thông số chính:
Cảm biến LM35 là một thiết bị cảm biến nhiệt độ mạch tích hợp với độ chính xác cao, có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Đặc biệt, cảm biến này không cần hiệu chỉnh bên ngoài vì đã được hiệu chỉnh sẵn.
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V.
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC.
+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C.
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải.
+ Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra khác nhau.
+ Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV.
+ Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV.
+ Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV.
Cảm biến nhiệt độ LM35 có khả năng đo nhiệt độ từ 0 đến 150 độ C, tùy thuộc vào cách mắc của nó Nguyên tắc hoạt động của LM35 dựa trên việc biến đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện, giúp cung cấp thông tin chính xác về nhiệt độ môi trường.
Cảm biến LM35 cung cấp một giá trị điện áp tại chân Vout (chân giữa) tương ứng với từng mức nhiệt độ, cho phép đo nhiệt độ chính xác trong môi trường hoặc thiết bị cần thiết.
Để đo nhiệt độ từ cảm biến LM35, kết nối chân bên trái của cảm biến với nguồn 5V, chân bên phải nối đất, và sử dụng chân giữa để đo hiệu điện thế qua pin A0 trên Arduino, tương tự như cách đọc giá trị biến trở Bạn sẽ thu được nhiệt độ trong khoảng 0-100ºC bằng công thức tương ứng.
Nhiet_do = (5.0*analogRead(A0)*100.0/1024.0); d) Ứng dụng cảm biến nhiệt trong hệ thống
Cảm biến nhiệt độ sẽ cung cấp tín hiệu để theo dõi nhiệt độ và tự động điều chỉnh hệ thống điều hòa khi nhiệt độ vượt quá giá trị đã cài đặt Ngoài ra, tín hiệu từ cảm biến cũng sẽ kích hoạt còi báo động khi nhiệt độ vượt quá mức cho phép Dữ liệu nhiệt độ sẽ được gửi liên tục đến trang webserver để người dùng dễ dàng theo dõi.
2.2 Cảm biến khí gas MQ2
Hình 4.2 Module cảm biến khí gas MQ2
Module cảm biến phát hiện khí gas.
- Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn (VCC và GND) và 2 chân tín hiệu ngõ ra.
- Hổ trợ cả 2 dạng tín hiệu ra Analog và TTL Ngõ ra Analog 0 – 4.5V tỷ lệ thuận với nồng độ khí gas, ngõ TTL tích cực mức thấp.
MQ2 là cảm biến khí chuyên dụng để phát hiện các khí dễ cháy, được chế tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy thấp với không khí sạch, nhưng khi tiếp xúc với môi trường có khí dễ cháy, độ dẫn điện của nó sẽ thay đổi đáng kể Nhờ vào đặc điểm này, người ta thiết kế mạch đơn giản để chuyển đổi sự thay đổi độ nhạy thành điện áp, giúp phát hiện kịp thời các khí nguy hiểm.
Cảm biến MQ2 cho thấy điện áp đầu ra tăng khi nồng độ khí gây cháy trong môi trường xung quanh cao hơn, đặc biệt hoạt động hiệu quả trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2 và các chất khí dễ cháy khác Với mạch thiết kế đơn giản và chi phí thấp, cảm biến này được ứng dụng rộng rãi trong cả ngành công nghiệp và dân dụng.
MQ2 là một cảm biến hoạt động hiệu quả trong môi trường khí hóa lỏng như LPG, H2 và các khí dễ cháy khác Với mạch thiết kế đơn giản và chi phí thấp, MQ2 được ứng dụng phổ biến trong cả ngành công nghiệp và sinh hoạt Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của module này cho thấy tính năng vượt trội của nó trong việc phát hiện khí.
Hình 4.3 Cấu tạo module cảm biến khí gas MQ2
Cảm biến MQ2 là thiết bị chuyên dụng để phát hiện các khí có khả năng gây cháy, được chế tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy thấp trong không khí sạch, nhưng khi tiếp xúc với môi trường có khí dễ cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay lập tức Nhờ vào đặc điểm này, một mạch đơn giản được thêm vào để chuyển đổi độ nhạy thành điện áp Khi môi trường không có khí gây cháy, điện áp đầu ra của cảm biến sẽ thấp, và giá trị điện áp này sẽ tăng lên tương ứng với nồng độ khí dễ cháy xung quanh MQ2.
Khi phát hiện rò rỉ khí gas, module sẽ phát tín hiệu dưới hai dạng: DOUT (số) và AOUT (tương tự) Người dùng có thể lựa chọn tín hiệu phù hợp tùy theo mục đích sử dụng của mình.
Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout Trong đó:
- Aout: điện áp ra tương tự Nó chạy từ 0.3 đến 4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quang MQ2.
Dout là điện áp ra số, với giá trị 0 hoặc 1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng độ khí mà cảm biến MQ2 đo được Để thiết lập cảnh báo, chỉ cần điều chỉnh giá trị biến trở đến nồng độ mong muốn Khi nồng độ khí đo được thấp hơn mức cho phép, Dout sẽ bằng 1 và còi sẽ giữ nguyên trạng thái chờ Ngược lại, nếu nồng độ khí gây cháy vượt quá ngưỡng cho phép, Dout sẽ bằng 0 và còi sẽ kêu.
Ta có thể ghép nối vào mạch Realy để điều khiển bật tắt đèn, còi, hoặc thiết bị cảnh báo khác.
Một thách thức khi sử dụng cảm biến MQ2 là việc chuyển đổi giá trị điện áp Aout thành nồng độ ppm một cách chính xác Điều này gây khó khăn trong việc hiển thị và cảnh báo theo đơn vị ppm, do giá trị điện áp trả về khác nhau cho từng loại khí và còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.
Trong thiết bị của mình, có thể xác định điểm cảnh báo một cách thủ công:
- Đầu tiên đo trạng thái không khí sạch, giá trị thu được Vout1.
Khi khí ga từ bật lửa rò rỉ ra, giá trị Aout sẽ tăng lên Khi khoảng cách khí ga đạt đến mức hợp lý và nồng độ khí bắt đầu trở nên nguy hiểm, chúng ta ghi lại giá trị Vout2 Giá trị Vout2 được chọn làm ngưỡng cảnh báo; nếu giá trị đo được vượt quá ngưỡng này, chúng ta sẽ phát cảnh báo.
- Chỉnh chân biến trở để điện áp đo tại chân 3 của L358 = Vout2 c) Ứng dụng của module
Cảm biến khí gas có ứng dụng rất lớn trong đời sống:
- Phát hiện rò rỉ khí gas trong nước.
- Trong công nghiệp dùng đề phát hiện chất dễ cháy.
- Máy phát hiện khí dễ cháy.
2.3 Cảm biến chuyển động HC-SR510
Hình 4.4 Module cảm biến chuyển động HC-SR510
Hình 4.5 Sơ đồ chân cảm biến chuyển động HC-SR510 a) Thông số kĩ thuật:
- Thứ tự chân: Vcc, OUT, GND.
+ (L) không lặp lại kích hoạt + (H) lặp lại kích hoạt
- Sử dụng cảm biến: 500BP
- Khoảng các phát hiện: 2-4.5m b) Nguyên tắc hoạt động của module
Cảm biến hồng ngoại PIR hoạt động bằng cách thu nhận tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể, đặc biệt là từ cơ thể con người hoặc bất kỳ nguồn nhiệt nào.
Hình 4.6 Nguyên tắc hoạt động của cảm biến chuyển động
Cảm biến PIR được trang bị sensor với hai đơn vị, và phía trước sensor có lắp một lăng kính fresnel bằng nhựa Lăng kính này có vai trò quan trọng trong việc chia nhỏ bức xạ hồng ngoại thành nhiều vùng khác nhau, giúp sensor nhận diện chuyển động hiệu quả Nếu thiếu lăng kính fresnel, toàn bộ bức xạ sẽ chỉ được coi là một vùng duy nhất, làm giảm khả năng phân biệt chuyển động và khiến cảm biến trở nên nhạy cảm với mọi thay đổi nhiệt độ trong môi trường.
Nguyên lý hoạt động các hệ thống giám sát
Hình 4.7 Lưu đồ thuật toán các hệ thống giám sát
3.2 Hệ thống báo cháy hoạt động dựa trên cảm biến nhiệt độ LM35 a) Nguyên lí hoạt động
Khi nhiệt độ trong nhà vượt quá 60 độ C, hệ thống sẽ tự động kích hoạt loa cảnh báo Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 60 độ C, chuông báo sẽ ngừng hoạt động Giá trị nhiệt độ này được xác định từ tín hiệu đầu ra của cảm biến nhiệt độ LM35.
P O W E R ATMEGA328P A T M E L www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com
Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống báo cháy
Tín hiệu nhiệt độ từ ba cảm biến sẽ được truyền vào và xử lý trên board Arduino Uno Dữ liệu nhiệt độ nhận được sẽ được so sánh với ngưỡng giá trị để phát hiện tình huống báo cháy.
#include // thư viện của cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11
#define DHT_PIN A0 thernet DHT_TYPE = DHT11; // khai báo loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm int nhiet_do, do_am, i = 0, j;
The code initializes an LCD display using the LiquidCrystal_I2C library with the address 0x3f and a dimension of 16x2 It also sets up a DHT sensor by defining its pin and type In the setup function, the serial communication is started at a baud rate of 9600, the LCD is initialized, and its backlight is turned on The loop function increments a counter, and every 1000 increments, it sends a signal to the LCD for display.
The LCD function retrieves temperature and humidity readings using the DHT sensor It clears the LCD display and prints the temperature in degrees Celsius followed by the humidity percentage The temperature is represented as "T= " and the humidity as "H= ", ensuring clear visibility of the environmental conditions.
“Bật còi báo động khi nhiệt độ vượt mức định sẵn”
#define CBND A1 int nhiet_do, i; void setup() { pinMode(CBND, INPUT); pinMode(buzz, OUTPUT); digitalWrite(buzz, LOW);
In the loop function, the temperature is calculated using the formula nhiet_do = 5.0 * 100.0 * analogRead(CBND) / 1024.0 If the gas sensor reads low or the temperature exceeds 60 degrees, the fan's state is checked; if it is off, it is turned on, and if it is already on, it is turned off After a brief delay of 100 milliseconds, a value of 3 is assigned to data_send for further processing.
} digitalWrite(buzz, HIGH); // bat chuong canh bao } else { digitalWrite(buzz, LOW); // neu ko con nguy hiem thi tat chuong canh bao }
3.3 Hệ thống báo rò rỉ khí gas
Hình 4.9 Sơ đồ nối cảm biến khí gas MQ2 a) Nguyên lí hoạt động:
Tín hiệu đầu ra DOUT của cảm biến MQ2 được kết nối với chân số 2 của Arduino Uno Khi nồng độ khí gas vượt quá mức cho phép, chân DOUT sẽ xuất ra giá trị 0, và Arduino sẽ phát tín hiệu logic 1 (5V) tại chân số 3, kích hoạt loa phát ra âm thanh cảnh báo.
#define buzz 6 int gas, i; void setup() { pinMode(CBGAS, INPUT); digitalWrite(buzz, LOW);
} void loop() { if (digitalRead(CBGAS) == 0) // cam bien gas bao co gas ở mức cao { digitalWrite(buzz, HIGH);
3.4 Hệ thống cảnh báo xâm nhập a) Nguyên lí hoạt động:
Khi có người đi qua, tia nhiệt từ cơ thể được cảm biến hồng ngoại phát hiện Cảm biến này sẽ tạo ra hai tín hiệu đầu ra, sau đó được khuếch đại để đạt biên độ cao Những tín hiệu này sẽ được đưa vào mạch xử lý để điều khiển thiết bị hoặc kích hoạt hệ thống báo động.
Hình 4.10 Sơ đồ nối cảm biến chuyển động HC-SR510 b) Code hoạt động
#define CBCD2 5 int state_baodong = 0;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); pinMode(CBCD1, INPUT); pinMode(CBCD2, INPUT); pinMode(buzz, OUTPUT); pinMode(button_baodong, INPUT_PULLUP);
} void loop() { if (digitalRead(button_baodong) == 0) INT_BAO_DONG(); if (state_baodong == 1) { CHECK_BAO_DONG();
} } void INT_BAO_DONG() { while (digitalRead(button_baodong) == 0); state_baodong = !state_baodong; lcd.clear(); lcd.print(“BAO DONG: “); if (state_baodong == 0) { lcd.print(“OFF”); digitalWrite(buzz, 0); delay(50);
} else { lcd.print(“ON”); delay(50);
} } void CHECK_BAO_DONG() { if ((digitalRead(CBCD1) == 1) || (digitalRead(CBCD2) == 1)) { digitalWrite(buzz, 1); // phat bao dong delay(50);
HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH QUA MẠNG INTERNET
Mạng internet(Ethernet)
Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu công cộng, kết nối hàng ngàn mạng máy tính từ doanh nghiệp, viện nghiên cứu, trường đại học, cá nhân và chính phủ Hệ thống này sử dụng phương thức truyền thông tin qua nối chuyển gói dữ liệu (packet switching) dựa trên giao thức IP đã được chuẩn hóa.
Internet là mạng cục bộ (LAN) phổ biến nhất hiện nay, thực chất chỉ là lớp vật lý và một phần lớp liên kết dữ liệu Các giao thức khác nhau có thể được sử dụng trên nền tảng này, trong đó TCP/IP là giao thức phổ biến nhất Mỗi nhà cung cấp sản phẩm có thể áp dụng giao thức riêng hoặc theo tiêu chuẩn quốc tế cho giải pháp của mình High Speed Ethernet (HSE) của Fieldbus Foundation là một trong tám hệ bus trường được chuẩn hóa theo IEC 61158.
Hình 5.1 Mạng internet kết nối toàn cầu
Mạng Internet mang lại nhiều tiện ích hữu ích cho người dùng, nổi bật là hệ thống thư điện tử (email), trò chuyện trực tuyến (chat), máy tìm kiếm (search engine), và các dịch vụ thương mại, chuyển ngân Ngoài ra, Internet còn cung cấp dịch vụ y tế và giáo dục như chữa bệnh từ xa và tổ chức lớp học ảo, tạo ra một kho thông tin và dịch vụ phong phú.
Internet là mạng lưới các máy tính kết nối với nhau, trong khi WWW (World Wide Web) là tập hợp các tài liệu liên kết qua siêu liên kết và địa chỉ URL, có thể truy cập thông qua Internet.
Các cách thức thông thường để truy cập Internet là quay số, băng rộng, không dây, vệ tinh và qua điện thoại cầm tay.
Một số trình duyệt web phổ biến hiện nay:
- Internet Explorer có sẵn trong Microsoft Windows, của Microsoft.
- Mozilla và Mozilla Firefox của Tập đoàn Mozilla.
- Safari trong Mac OS X, của Apple Computer.
- Avant Browser của Avant Force (Ý).
Kể từ khi ra đời, internet đã trở thành một phần không thể thiếu trong công nghệ và cuộc sống hàng ngày của con người trên toàn cầu Nó kết nối mọi người và giá trị công nghệ, giúp khoa học được ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tiễn và nâng cao tầm quan trọng của công nghệ trong đời sống.
Địa chỉ IP
Địa chỉ IP là một mã định danh của máy tính trong mạng, giúp các thiết bị truyền tải thông tin chính xác và tránh thất lạc Nó tương tự như địa chỉ nhà của bạn, cho phép nhân viên bưu điện gửi thư đúng địa chỉ mà không nhầm lẫn với người khác.
Mỗi địa chỉ IP gồm có 2 thành phần:
NET ID là một yếu tố quan trọng để nhận dạng các hệ thống trong cùng một môi trường vật lý, hay còn gọi là Phân Đoạn (Segment) Tất cả các hệ thống trong cùng một phân đoạn cần phải có cùng Địa Chỉ Mảng, và địa chỉ này phải đảm bảo tính duy nhất trong số các mạng hiện có.
HOST ID là phần quan trọng dùng để xác định một trạm làm việc, máy chủ, Router hoặc trạm TCP/IP trong cùng một phân đoạn mạng Địa chỉ của mỗi trạm cần phải duy nhất trong toàn bộ mạng để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển qua internet
Hình 5.2 Sơ đồ khối hệ thống giám sát và điều khiển a) Thành phần hệ thống giám sát và điều khiển:
Giám sát an ninh, giám sát nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm, báo cháy, giám sát rò rỉ khí gas.
Hệ thống giám sát cần có khả năng điều khiển và hiển thị trạng thái của cửa ra vào, nhiệt độ, độ ẩm trong nhà, cũng như mức độ khí gas Ngoài ra, hệ thống cũng phải tích hợp với một số thiết bị chấp hành khác để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
Hiển trị trạng thái đảm bảo an ninh tắt/bật, hiển thị giá trị nhiệt độ, độ ẩm trong nhà.
Điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng internet.
Hệ thống giám sát và điều khiển gồm 3 thành phần chính:
- Khối cảm biến: thu thập dữ liệu từ các cảm biến sau đó gửi về khối vi xử lí.
Khối vi xử lý đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý dữ liệu trước khi gửi lên máy chủ web hoặc nhận tín hiệu điều khiển từ máy chủ để điều chỉnh các thiết bị như hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí.
Web server đóng vai trò quan trọng trong việc nhận và xử lý thông tin từ vi xử lý, sau đó hiển thị chúng trên giao diện web Đồng thời, nó cũng gửi lệnh điều khiển từ người dùng trở lại vi xử lý để thực hiện các tác vụ cần thiết.
Khối chấp hành bao gồm hệ thống đèn, điều hòa và ngoại vi cảnh báo, thực hiện các hành động phù hợp theo lệnh trực tiếp từ khối vi xử lý.
Trong bài viết này, hệ thống cảm biến thu thập dữ liệu từ môi trường bên ngoài, xử lý thông tin và gửi lệnh đến cơ cấu chấp hành cũng như lên server Trang web điều khiển sử dụng ngôn ngữ HTML trong môi trường Arduino, với giao diện được thiết kế bằng CSS Phần đăng nhập được lập trình bằng ngôn ngữ PHP.
Arduino đã phát triền một bộ thư viện Ethernet giúp cho người dùng có thể trực tiếp viết code HTML ngay trong trình soạn thảo của arduino.
Thư viện Ethernet cho Arduino
Một số hàm hỗ trợ viết HTML trong môi trường Arduino:
- byte mac[] : khai báo địa chỉ mac cho web server.
- IPAddress : Khai báo địa chỉ ip cho module thernet.
- Ethernet.begin : khởi động địa chỉ IP và mac cho web.
- client.connected(): kiểm tra kết nối.
- client.println(): nhập nội dung HTML.
- readString.indexOf(): đọc và kiểm tra nội dung.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
Mô hình thực tế
Mô hình ngôi nhà thực tế có kích thước 1000x800 mm, được chia thành 6 phần, bao gồm 1 phòng khách, 1 phòng ngủ, 1 phòng xem phim, 1 khu bếp, khu vệ sinh và khu vườn phía trước Mô hình này kết hợp với hệ thống điều khiển sử dụng 3 board Arduino Uno R3, 1 board Arduino Mega 2560 và 1 board Arduino Ethernet W5100.
Sử dụng động cơ servo trong quá trình điều khiển đóng mở cửa cho phép điều chỉnh góc quay lên đến 180 độ Động cơ này có khả năng điều chỉnh góc quay chính xác theo độ rộng của thời gian xung, với giá trị tối ưu là 1.
Hình 6.1 Mô hình nhà thông minh dạng 3D
Hình 6.2 Mô hình nhà thông minh thực tế
Giao diện giám sát và điều khiển
Giao diện được viết bằng ngôn ngữ HTML trong Arduino, giao diện đơn giản dễ sử dụng:
Hình 6.3 Giao diện giám sát và điều khiển
Giao diện điều khiển có cấu trúc:
- Điều khiển và báo trạng thái đóng mở của cửa ra vào.
- Giám sát và điều khiển phòng khách và 2 phòng ngủ.
- Giám sát rò rỉ khí gas, gám sát xâm nhập khu nhà.
- Dữ liệu sẽ được gửi lên trang web và cứ sau 3s thì trang web lại refresh 1 lần đề cập nhật dữ liệu.
Kết quả điều khiển một số thiết bị
Hình 6.4 Báo xâm nhập trái phép trên giao diện web
3.2 Giám sát nhiệt độ phòng khách và phòng ngủ
Tại giao diện giám sát và điều khiển, nhiệt độ các phòng được cập nhật liên tục, với giá trị nhiệt độ hiện tại trong phòng là khoảng 37 độ C.
Hình 6.5 Hiển thị nhiệt độ phòng khách và phòng ngủ trên giao diện web
Kết quả trên mô hình thực tế:
Hình 6.6 Nhiệt độ đo được trong phòng khách
Kết quả đạt được
Qua quá trình chạy thực nghiệm có được một số kết quả:
Sử dụng máy tính hoặc smartphone có kết nối internet để truy cập vào trang web giám sát và điều khiển, người dùng có thể thực hiện các thao tác điều khiển thiết bị một cách dễ dàng.
Hệ thống hoạt động khá ổn định, tuy nhiên thời gian phản hồi của trang web vẫn chưa đảm bảo tính ổn định Nguyên nhân có thể do khả năng xử lý của vi điều khiển, sự không ổn định của mạng internet, hoặc độ chính xác của các cảm biến chưa đạt yêu cầu.