Tìm hiểu và thiết kế mô hình ngôi nhà thông minh

Một ngôi nhà thông minh hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ hoàn c

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:”TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH NGÔI NHÀ THÔNG

MINH”

Giảng viên hướng dẫn :Ths Đặng Hoàng Anh

Hà Nội, tháng 5 /2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: Đỗ Văn Khuyến

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thong

Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾMÔ HÌNH

NGÔI NHÀ THÔNG MINH

2/ Nội dung chính:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Giới thiệu đề tài

Chương 3: Thiết kế và thi công mạch trong nhà

Chương 4: Hướng phát triển đề tài

Chương 5: Kết luận

3/Tham khảo các tài liệu

Nguồn tài liệu chính là Internet và sự hướng dẫn của thầy

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

I Lý do chọn đề tài 1

1 Khách quan 1

2 Chủ quan 2

II Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2

1 Mục tiêu 2

2 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

III Đối tượng làm đề tài 2

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 3

I Giới thiệu về ngôi nhà thông minh 3

II Khái niệm ngôi nhà thông minh 3

III Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh 4

1 Chỉ tiêu về ánh sáng 4

2 Chỉ tiêu về thông gió 4

3 Chỉ tiêu về nhiệt độ 4

4 Chỉ tiêu về an toàn 4

5 Giới hạn trong việc thiết kế 5

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH TRONG NHÀ 6

I Giới thiệu về vi điều khiển Atmega328 6

1 Giới thiệu về chíp xử lý trung tâm 6

2 Các thông số kỹ thuật của bộ xử lý trung tâm 7

3 Sơ đồ nguyên lý của arduino 11

II Hệ thống báo cháy trong nhà 11

1 Giới thiệu về hệ thống báo cháy hiện nay 11

2 Cách nhận biết báo cháy 13

3 Khái niệm về hệ thống báo cháy tự động 13

4 Yêu cầu đối với hệ thống báo cháy tự động 14

5 Các thành phần của hệ thống báo cháy tự động 14

5.1 Thiết bị đầu vào 14

5.2 Thiết bị đầu ra 18

6 Phuơng án thiết kế 19

6.1 Yêu cầu kỹ thuật cụ thể 19

6.2 Sơ đồ chức năng hệ thống 19

7 Sơ đồ nguyên lý của mạch cảm biến nhiệt độ 20

8 Chương trình vi điều khiển điều khiển cảm biến nhiệt độ 21

III Hệ thống đóng mở cửa tự động 22

1 Khảo sát các loại cửa đóng mở tự động hiện nay 22

2 Yêu cầu kỹ thuật cụ thể 22

3 Các thành phần của hệ thống đóng mở cửa tự động 23

3.1 Cảm biến hồng ngoại 23

3.2 Động cơ tạo lực chuyển động 25

4 Phương án giải quyết kỹ thuật cụ thể 29

5 Nguyên lý hoạt động của mạch đóng mở cửa tự động 30

6 Chương trình chạy vi điều khiển cho động cơ chuyển động 30

IV Hệ thống chống chộm cảm biến 33

1 Giới thiệu 33

2 Chỉ tiêu đặt ra cho thiết bị chống trộm 34

3 Phương án giải quyết chống trộm cụ thể 34

4.Cảm biến chuyển động HC-SR501 35

5 Module relay 5VDC 1 kênh 39

6 Kết nối với cảm biến chuyển động 41

CHƯƠNG 4: HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 42

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên xin gửi đến thầy Ths Đặng Hoàng Anh lời cảm ơn chân thành nhất Sau 3 tháng học tập, làm việc với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng với sự đóng góp nhiệt tình của bạn bè đã tạo điều kiện để nhóm chúng

em hoàn thành báo cáo này Bản thân chúng em đã học hỏi, tiếp thu được những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu, những bài học quý giá khi thực hiện báo cáonày

Qua những kinh nghiệm trên, chúng em sẽ không ngừng trau dồi, nâng cao kiến thức Đồng thời góp phần nhỏ bé của mình vào sự nghiệp giáo dục của nước nhà, từng bước nâng cao vị thế người Việt Nam trên thế giới

Vì thời gian hạn hẹp và trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên báo cáo của chúng em còn những thiếu sót không tránh khỏi.Chúng em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến và sửa đổi của quý thầy cô

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, gia đình và bạn bè đã hỗ trợ cho nhóm chúng em trong suốt thời gian vừa qua

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Khuyến

Một ngôi nhà thông minh hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ hoàn chỉnh và thống nhất, có thể tự vận hành tất cả các

hệ thống một cách tự động theo chương trình đã cài đặt hoặc theo điều khiển từ

xa của người dùng Các hệ thống như chiếu sáng, máy lạnh, an ninh bảo vệ, âm thanh nghe nhìn, chuông hình, cửa tự động hay cả rèm cửa sẽ được phối hợp vận hành thành một hệ thống đồng nhất

Mỗi chức năng của ngôi nhà thông minh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới sự điều khiển của người dùng, thông qua điện thoại di động sử dụng mạng 3G hay Internet, cung cấp nhiều chế độ sử dụng Người dùng có thể truy cập từ xa vào hệ thống quản lý tại nhà để xem cửa ngõ qua video, tắt hệ thống đèn nếu lỡ quên khi ra khỏi nhà, tắt bớt các hệ thống đèn không cần thiết trong các khu vực trong nhà để tiết kiệm điện năng Theo ABI Research, chức năng quan trọng trong ngôi nhà thông minh được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là cảnh báo an ninh

Vì thế hiện nay nhà thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứng dụng đang tạo nên một cơn sốt trong thị trường địa ốc Các hãng đầu tư công nghệ ở nước ngoài đã và đang phát triển giải pháp nhà thông minh với rất nhiều tính năng vượt trội

Tại Việt Nam, hiện nay đã có một số nhà đầu tư cho các công trình nhà thông minh nhưng chủ yếu là phân phối các sản phẩm nhập của nước ngoài

1 Mục tiêu

Trước mắt em sẽ thi công mô hình thực hiện một số chức năng cho ngôi nhà như cửa tự đóng mở khi có người qua lại, thiết bị chống chộm và thiết bị báo cháy trong nhà

Trong tương lai sẽ mở rộng và phát triển được những thiết bị này bằng cách

mở rộng khả năng giao tiếp của thiết bị như qua internet hay các thiết bị điện thoại

di động

2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Chúng ta cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của ngôi nhà thông minh như thế nào vào ứng dụng vào của nó vào thực tiễn

Định hướng khả năng phát triển đồ án, tương lai sẽ có thể hoàn thiện những yêu cầu của ngôi nhà thông minh cần có

Các thiết bị cảm biến như cảm biến hồng ngoại, cảm biến cửa và cảm biến nhiệt dùng cho đề tài vào nghiên cứu.Các thiết bị này có độ chính xác cao được sử dụng rộng dãi dễ dàng thi công với mô hình.Số lượng trên thị trường rất nhiều và cũng rất rộng rãi, giá thành có thể chấp nhận và tiện sử dụng

Vi điều khiển Atmega328, tính năng ưu việt của dòng AVR là ngôn ngữ lập trình thân thiện, khả năng xử lý thông tin không thua kém các dòng khác, ngoài ra chúng ta cũng có thể điều chỉnh hoạt động của thiết bị như mong muốn

3

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Ngôi nhà số thông minh vốn khá phổ biến ở các nước công nghệ cao và du nhập sang các quốc gia có cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin đang phát triển

Một ngôi nhà thông minh hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ hoàn chỉnh và thống nhất, có thể tự vận hành tất cả các hệ thống một cách tự động theo chương trình đã cài đặt hoặc theo điều khiển từ xa của người dùng Các hệ thống như chiếu sáng, máy lạnh, an ninh bảo vệ, âm thanh nghe nhìn, chuông hình, cửa tự động hay cả rèm cửa sẽ được phối hợp vận hành thành một hệ thống đồng nhất

Mỗi chức năng của ngôi nhà thông minh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới sự điều khiển của người dùng, thông qua điện thoại di động sử dụng mạng 3G hay Internet, cung cấp nhiều chế độ sử dụng Người dùng có thể truy cập từ xa vào hệ thống quản lý tại nhà để xem cửa ngõ qua video, tắt hệ thống đèn nếu lỡ quên khi ra khỏi nhà, tắt bớt các hệ thống đèn không cần thiết trong các khu vực trong nhà để tiết kiệm điện năng Theo ABI Research, chức năng quan trọng trong ngôi nhà thông minh được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là cảnh báo an ninh

Vì thế hiện nay nhà thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứng dụng đang tạo nên một cơn sốt trong thị trường địa ốc Các hãng đầu tư công nghệ ở nước ngoài đã và đang phát triển giải pháp nhà thông minh với rất nhiều tính năng vượt trội

II Khái niệm ngôi nhà thông minh

Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà có các điều kiện kỹ thuật bảo đảm cuộc sống tốt nhất cho con người, được tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốn của người sử dụng

Ngôi nhà thông minh khác với ngôi nhà bình thường ở chỗ , nó là một trình tích hợp của các hệ thống như hệ thống điều khiển và hệ thống giám sát môi trường: hệ

điều khiển đảm bảo nhiệt độ , hệ thống đảm bảo lượng gió trong nhà, hệ thống đảm bảo ánh sáng…, mạch đóng ngắt, điều khiển cổng ra vào , giám sát cảnh báo cháy….thành một hệ thống mạng thống nhất

III Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh

1 Chỉ tiêu về ánh sáng

Đảm bảo ánh sáng theo yêu cầu sử dụng như chất lượng ánh sáng và tiết kiệm điện , ánh sáng tại mỗi nơi đều như nhau , không được để chỗ quá sáng , chỗ quá tối

Ánh sáng có thể được tắt mở thông qua hệ thống tự động điều khiển hoặc điều khiển từ xa Ngoài ra thiết bị ánh sáng cần được kết nối với một số thiết bị trong nhà : như thiết bị báo chộm, báo cháy

2 Chỉ tiêu về thông gió

Đảm bảo lượng gió vừa đủ, tốc độ gió phù hợp với yêu cầu chung

Ngoài ra lượng gió và tốc độ gió có thể thay đổi tùy theo yêu cầu người sử dụng

Hệ thống có thể tự động nhận biết được khi nào thì sử dụng gió tự nhiên và khi nào thì dụng gió nhân tạo.Bằng cách sử dụng quạt máy thông gió

5

5 Giới hạn trong việc thiết kế

Những yêu cầu và phạm vi có thể giải quyết

Trong thiết kế ngôi nhà thông minh e chỉ thiết kế mô hình ngôi nhà thu nhỏ trong

đó gồm những hệ thống sau:

- Thiết kế hệ thống báo cháy trong nhà

- Thiết kế hệ thống đóng mở cửa

- Thiết kế hệ thống chống trộm

Yêu cầu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh thu nhỏ

Đảm bảo đựoc một số kỹ thuật như khi có cháy thì sẽ có báo động, khi có nguời đột nhập qua

hệ thống trống chộm thì sẽ có báo động, chế độ của ra vào khi có nguời ra vào thì

sẽ tự đóng mở cửa trong khoảng thời gian nhất định

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH TRONG NHÀ

Bộ xử lý trung tâm ở đây là con chip vi điều khiển của Arduino.Mạch Arduino

Uno là dòng mạch Arduino phổ biến, khi mới bắt đầu làm quen, lập trình với

Arduino thì mạch Arduino thường nói tới chính là dòng Arduino UNO.Arduino Uno R3 là một trong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất bởi chi phí và tính linh động của nó

Mạch Arduino Uno là dòng mạch Arduino phổ biến, khi mới bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino thì mạch Arduino thường nói tới chính là dòng Arduino UNO.Hiện dòng này đã và đang phát triển tới thế hệ thứ 3

Arduino Uno R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thường được sử dụng cho người bắt đầu Bạn có thể sử dụng các dòng Arduino khác như: Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Micro…Nhưng với những mạch cơ bản thì Arduino Uno là lựa chọn phù hợp nhất

2 Các thông số kỹ thuật của bộ xử lý trung tâm

ATmega328 có tên đầy đủ là ATmega328P-PU ATemega là linh hồn của board mạch Arduino , sức mạnh phần cứng arduino có được là nhờ ATmega328

Các thông số chính của vi điều khiển ATmega328 như sau:

 Kiến trúc: AVR 8bit

 Số timer: 3 timer gồm 2 timer 8-bit và 1 timer 16-bit

 Số kênh xung PWM: 6 kênh

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều

9

khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO

• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn

dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau

• 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA

• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA

• Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực

dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được

đo ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương

với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

• 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ

nhớ Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này

sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu

• 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai

báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

• 1KB cho

EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây

giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM

Mạch Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín

hiệu.Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

 Một số chân digital có các chức năng đặc biệt sau:

• 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận

(receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính

là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên

sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với

analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra

ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

• Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các

chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác

• LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm

nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân

số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với

chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng

các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

Qua báo chí, internet chúng ta đều biết mỗi năm nuớc ta xảy ra hàng trăm vụ cháy lớn nhỏ gây nhiều thiệt hại lớn về nguời và của cho nhân dân Một cuộc khảo sát gần đây cho thấy gần nửa số nhà ở các thành phố lớn hay sảy ra cháy Nhà xây cất tạm bợ đuờng xá chật hẹp làm cho đám cháy lan truyền nhanh

Bảo vệ tính mạng con người và tài sản có giá trị là mục đích hàng đầu của doanh nghiệp và lực lượng chữa cháy Để đạt được điều đó thì yếu tố thời gian kể

từ khi xuất hiện đám cháy đến khi dập tắt đám cháy đóng một vai trò quyết định

Do vậy vấn đề đề phòng và chữa cháy là hết sức quan trọng trong toàn xã hội nói chung và các ngôi nhà nói riêng Nó trở thành quyền và nghĩa vụ của mỗi chúng ta Vì vậy có một hệ thống báo cháy trong nhà là hết sức cần thiết để đảm bảo an toàn và tính mạng , của cải cho mình và những nguời xung quanh

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cảnh báo cháy nhưng bộ thiết bị cảnh báo cháy tự động EWS VN13 là một thiết bị tích hợp với phần mền thông minh được cài đặt cụ thể, riêng biệt cho từng cơ sở.Hệ thống báo cháy tự động khi

có cháy xảy ra hệ thống báo cháy tự động sẽ cảnh báo cháy ngay lập tức trên thiết

bị

Đây là thiết bị báo cháy hiện nay mà đang được rất nhiều người sử dụng trong các hệ thống tòa nhà lớn hiện này đề sử dụng hệ thống báo cháy này

Khi có đám cháy xảy ra , ở những vùng cháy thuờng có những dấu hiệu sau:

Lửa , khói , vật liệu dễ cháy bị phá huỷ

Nhiệt độ trong phòng sẽ tăng lên

Không khí bị oxy hoá

Có mùi cháy và khét : Cháy cao su, chất sừng, sợi lông…

Mùi thơm : mật, đường…

Khói trắng : các vật liệu ẩm

Khói đen : Xăng, dầu, nhựa đường

Khói xám : Rơm rạ, giấy vụn, cỏ khô

Để đề phòng cháy ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các cảm biến làm các thiết bị báo cháy Kịp thời khống chế đám cháy ở dai đoạn đầu tăng cuờng độ

an toàn và bình yên cho con nguời

Hệ thống báo cháy tự động cung cấp một số chức năng chính:

 Cung cấp một phương tiện để phát hiện đám cháy đang bùng theo phương pháp thủ công hoặc tự động

 Cảnh báo cho mọi người xung quanh biết để có thể sơ tán

 Có thể truyền tín hiệu cho cơ quan chức năng PCCC biết để có thể kịp thời dập tắt đám cháy

 Chúng có thể ngắt nguồn điện, điều khiển thiết bị xử lý không khí, hoặc các hoạt động đặc biệt khác và nó có thể cung cấp khởi động hệ thống chữa cháy trong các tòa nhà lớn Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống gồm tập hợp các thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và báo động khi có cháy xảy ra Việc phát hiện ra các tín hiệu cháy có thể đuợc thực hiện tự động bởi các thiết bị và nhất thiết phải hoạt động 24/24 giờ

Phát tín hiệu nhanh chóng theo chức năng đề ra

Chuyển tín hiệu cháy bằng tín hiệu báo động rõ ràng để nguời xung quanh có

thể thực hiện các biện pháp thích hợp

Hệ thống đảm bảo sự tin cậy cao

Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra truớc khi phát hiện

Một hệ thống báo cháy tự động tiêu biểu sẽ có 3 thành phần như sau:

• Trung tâm báo cháy được thiết kế dạng tủ, bao gồm các thiết bị chính : bo mạch xử lý thông tin, bộ nguồn , ác quy dự phòng

• Thiết bị đầu vào

Đầu báo: Báo nhiệt, báo khói, báo gas, báo lửa…

- Cảm biến nhiệt độ LM35 là một loại cảm biến tuơng tự rất hay đuợc sử dụng trong các ứng dụng đo nhiệt độ thời gian thực Vì nó hoạt động khá chính xác

với sai số nhỏ, đồng thời kích thuớc nhỏ và giá thành rẻ là một trong những ưu điểm của nó Vì đây là cảm biến tuơng tự ( analog sensor) nên ta có thể dễ dàng đọc đuợc giá trị của nó a bằng hàm analogRead ()

- Giới thiệu về cảm biến LM35 là một loại cảm biến nhiệt độ analog nhiệt độ đuợc xác định bằng cách đo hiệu điến thế ngõ ra của LM35 Đơn vị nhiệt độ: oC Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/oC

- LM35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng

- Độ chính xác thực tế: 1/4 oC ở nhiệt độ phòng và 3/4 ngoài khoảng 2oC tới

150oC

- LM35 có hiệu năng cao , công suất tiêu thụ là 60uA

- Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ Như vậy, bằng cách

đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 hiệu điện thế 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa bằng các pin A0 trên arduino (giống y hệt cách đọc giá

trị biến trở), bạn sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) bằng công thức:

float temperature =(5.0*analogRead(A0)*100.0/1024.0);

- Với LM35, bạn có thể tự tạo cho mình mạch cảm biến nhiệt độ sử dụng LM35 và tự động ngắt điện khi nhiệt độ vượt ngưỡng tối đa, đóng điện khi nhiệt

độ thấp hơn ngưỡng tối thiểu thông qua module rơ le

- Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35.Sơ đồ

chân của LM35 như sau:

Chân 1: Chân nguồn VCC

Chân 2: Đầu ra Vout

Chân 3: GND

 Một số thông số chính của LM35

o Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt hạch tích hợp chính xác cao mà điện

áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ thang độ Celsius.Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vi vốn chúng đã được cân chỉnh

o Đặc điểm chính của cảm biến LM35

Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC

Độ chính xác cao ở 25oC là 0,5 C

Trở kháng đầu ra thấp 0,1 cho mA tải

17

o Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55oC đến 150oC với các mức điện

áp ra khác nhau.Xét một số điện áp sau:

Nhiệt độ -55oC điện áp đầu ra là -550mV

Nhiệt độ 25oC điện áp đầu ra là 250mV

Nhiệt độ 150oC điện áp đầu ra là 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống này thì đo từ 0 đến 150

 Tính toán đầu ra của LM35

Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng cách LM35-> ADC ->Vi điều khiển

Vậy bước thay đổi của LM35 sẽ là 5/(2^10)=5/1024

Giá trị ADC đo được thì điện áp đầu vào của LM35 là:

(t*k)/(5/1024)=((10^-2)*1024*t)/5=2048*t

Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2048

 Cảm biến LM35 kết nối với Arduino Uno

5.2 Thiết bị đầu ra

Thiết bị đầu ra ở đây chúng ta sử dụng còi báo động.Đây là còi báo động được sử dụng để báo động khi có cháy sảy ra

Điện áp hoạt động: 3,5V – 5,5V

Dòng hoạt động:< 25mA

Tần số âm thanh: 2500Hz

6.1 Yêu cầu kỹ thuật cụ thể

- Hệ thống đựoc thiết kế gọn nhẹ giá cả phù hợp

- Mạch đựoc thiết kế tối ưu , có độ cảm biến chính xác , mạch có thể điều chỉnh được nhiệt độ với tuỳ từng môi truờng

6.2 Sơ đồ chức năng hệ thống

 Khối cảm biến

Khối cảm biến nhiệt độ có chức năng nhận biết được nhiệt độ trong phòng thay đổi.LM35 là loại cảm biến cho đựoc giá trị chính xác cao.Giúp ta cho bộ xử lý trung tâm có thể dễ dàng đọc đựoc giá trị và xử lý kết quả và đưa ra thông báo cho hệ thống báo cháy

Khối cảm biến

Khối Xử lý trung tâm

Khối hiển thị và thông báo