LỜI NÓI ĐẦU Trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật với nền kinh tế trí thức và xu hướng hội nhập toàn cầu như hiện nay, thế giới và Việt nam đang thực hiện việc kết hợp giữa các ngành thuộc lĩnh vực công nghệ cao trong một Khoa hoặc cơ sở đào tạo. Đó là lĩnh vực khoa học dưới 3 ngọn cờ: Máy tính, Điện tử Viễn thông và Điều khiển tự động mà ta thường gọi là “3 C” (Computer – Communication Control). Có thể nói, các quá trình sản xuất và quản lí hiện nay như: các hệ thống đo lường điều khiển tự động trong sản xuất công nghiệp; các hệ thống di động và không dây tiên tiến, các hệ thống thông tin vệ tinh, các hệ thống thông tin dựa trên Web, chính phủ điện tử, thương mại điện tử, các cơ sở dữ liệu của nhiều ngành kinh tế và của Quốc gia, các hệ thống thiết bị Y tế hiện đại, các thiết bị điện tử dân dụng, ...từ những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời, đếm sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thiết kế một biển quảng cáo dùng Led ma trận, một đồng hồ thời gian thực….đến các ứng dụng phức tạp như hệ thống điều khiển robot, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân. Các hệ thống tự động trước đây sử dụng nhiều công nghệ khác nhau như các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thủy lực, rơle cơ điện, mạch điện tử số, các thiết bị máy móc tự động bằng các cam chốt cơ khí... các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ tự động thấp so với các hệ thống tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của các hệ thống nhúng.Với mong muốn giới thiệu ứng dụng cơ bản của hệ thống nhúng trong đời sống hiện đại, và qua khảo sát thực trạng trong các công ty nhà máy, xí nghiệp và có thể là trong chính ngôi nhà của chúng ta. Em xin đưa ra đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẬT TẮT ĐÈN THÔNG MINH DÀNH CHO CÁC PHÒNG HỌP SỬ DỤNG THU PHÁT HỒNG NGOẠI VÀ VI XỬ LÝ.Trân trọng và chân thành cảm ơn SINH VIÊN THỰC HIỆNDuyPHẠM ĐỨC DUYCHƯƠNG I :TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾTTổng quan về đề tài Mục đích đề tàiHiện nay hầu hết việc giám sát và điều khiển chiếu sáng trong các phòng công cộng được điều khiển bằng tay thông qua đóng mở các công tắc, các aptomat, cầu dao.... Điều này khá thuận lợi và đơn giản vì ta có thể bật tắt đèn theo nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, do là phòng công cộng nên việc bật tắt đèn hầu như do người trực khu nhà đó làm. Vì thế họ không biết được chính xác khi nào thì có người tới và khi nào thì mọi người đã ra hết khỏi phòng hoặc họ biết nhưng vì phải quản lý nhiều phòng nên họ vẫn cứ để điện đến hết ca trực, điều này gây lãng phí điện rất lớn, đặc biệt trong hoàn cảnh nước ta đang thiếu điện một cách trầm trọng như hiện nay. Trên thị trường hiện nay đã có một số thiết bị bật tắt đèn thông minh, như SmartLight do Hàn Quốc sản xuất: Được tích hợp sensor cảm ứng hồng ngoại thân nhiệt, đèn sẽ tự động được bật khi có người đi vào vùng cảm ứng và tắt khi không có người. Hình 1.1: Đèn thông minh SmartlightSmartLight phù hợp với mọi nhu cầu chiếu sáng thông minh của bạn tại sân cổng, phòng khách, phòng ngủ, phòng vệ sinh, cầu thang, văn phòng... giúp bạn bật tắt đèn hoàn toàn tự động, mang lại sự an toàn, tiện nghi và tiết kiệm điện... Tuy nhiên thiết bị này tích hợp luôn bộ điều khiển với đèn trong 1 sản phẩm. Do đó giá thành cao và không thích hợp cho các phòng cần lượng chiếu sáng lớn, không thay đổi được loại bóng đèn theo yêu cầu.Hệ thống giám sát điều khiển chiếu sáng sử dụng camera kết nối với máy tính để kiểm soát số người trong phòng, qua đó phát lệnh đóng mở các công tắc tơ bật tắt bóng đèn. Hình 1.2: Hệ thống camera giám sátHệ thống này giúp việc bật tắt đèn ở nơi lắp đặt một cách chính xác, tự động hoặc bán tự động. Tuy nhiên do sử dụng máy tính nên giá thành của hệ thống rất cao, mặt khác không giải quyết được vấn đề tiết kiệm điện. Vì thế nó thường chỉ được sử dụng ở những tòa nhà công nghệ cao, những khu vực cần điều chỉnh chiếu sáng không phải vì mục đích tiết kiệm điện năng.Hệ thống bật tắt đèn tự động sử dụng các IC số và mạch Logic cho phép ta dựa vào lượng người vào ra để đóng ngắt các công tắc một cách tự động. Hình 1.3: Hệ thống bật tắt đèn thông minh dùng IC sốHệ thống này có cấu tạo đơn giản, rẻ, không phải lập trình mà chỉ dựa vào các mạch Logic… nhưng tính linh động không cao, khó chỉnh định khi điều kiện làm việc thay đổi, ít có khả năng nâng cấp mở rộng hệ thống.Với những phòng họp công cộng, khi mà lưu lượng người không lớn và có thể kiểm soát được việc đếm người qua cửa thì ta hoàn toàn có thể áp dụng hệ thống đèn thông minh sử dụng Vi điều khiển được lập trình để bật đèn khi có người và tắt khi không có người. Điều này vừa tiện lợi cho mọi người: ứng dụng công nghệ tự động hóa vào cuộc sống con người, đảm bảo đủ ánh sáng trong quá trình làm việc, người quản lý thì đỡ tốn thời gian… đồng thời góp phần giải quyết vấn đề tiết kiệm điện năng trong thời kỳ mà nhu cầu điện tiêu thụ đã vượt quá khả năng cung cấp của các nhà máy điện hiện nay. Lựa chọn giải phápGiải pháp công nghệHình 1.4: Ví dụ về phòng họp sử dụng hệ thống đèn thông minhQua phân tích ở trên, em xin đưa ra giải pháp xây dựng hệ thống điều khiển đèn thông minh cho các phòng họp, điều khiển bật tắt đèn qua việc kiểm soát lượng người ra vào phòng. Thu nhận tín hiệu rồi xử lý tín hiệu, khi có người vào phòng, nếu đèn đang bật thì vẫn bật, đèn chưa bật thì bật đèn lên; khi mọi người ra hết khỏi phòng thì tắt đèn đi. Trong quá trình làm việc hệ thống luôn hiển thị số người còn đang ở trong phòng để tiện cho việc kiểm tra, theo dõi.Giải pháp thiết kế•Để phát hiện người ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau đặt ở cửa ra vào.•Xử lý, điều khiển dùng vi điều khiển Pic: lập trình để Pic nhận tín hiệu vào từ 2 bộ Led hồng ngoại, tính toán xử lý để đưa ra lệnh bật tắt đèn.•Để hiển thị ta dùng Led 7 thanh: lấy tín hiệu ra từ Pic để thông báo xem trong phòng có bao nhiêu người•Điều khiển tắtmở bóng đèn nhờ transistor cấp dòng cho rơ le.Các yêu cầu•Hệ thống điều khiển đèn thông minh này áp dụng cho các phòng họp:Số lượng người trong phòng tối đa không quá 99 người.Phòng chỉ có một cửa ra vào.Ở một thời điểm chỉ có 1 người qua cửa.Cửa cao 2.5m, rộng 2m.•Có người đi vào thì bật đèn và đi ra hết thì tắt đèn. •Hệ thống có 2 chế độ làm việc tự động và bằng tay.•Làm việc với điện áp 220V50Hz.•Sensor và công nghệ tùy chọn.•Có khả năng nâng cấp, cải tiến.Giới hạn hạn định•Làm việc cả ban ngày lẫn ban đêm.•Thu nhận tín hiệu liên tục khi có người ra vào.•Nhiệt độ môi trường: trong nhà 100C đến 400C.•Hệ thống cấp điện mới từ đầu. CHƯƠNG II:THIẾT KẾ HỆ THỐNGSơ đồ tổng quátHệ thống điều khiển đèn thông minh gồm có 5 khối chính. Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống bật tắt đèn thông minh•Khối Nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống.•Khối Cảm biến: Sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu người vào ra phòng, đưa tín hiệu thu được vào chân Pic để xử lý. Để nhận biết người đi vào hay đi ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau.•Khối Xử lý: Dùng VDK Pic 16F877A để lấy tín hiệu từ cảm biến, tính toán, lưu trữ và đưa ra khối hiển thị và khối chấp hành.•Khối Hiển thị: Lấy tín hiệu ra từ chân Pic để hiển thị số lượng người hiện đang ở trong phòng trên Led 7 thanh.Khối Chấp hành: Nhận tín hiệu từ khối xử lý để thực hiện đóng cắt tiếp điểm mạch động lực. Sơ đồ Callgraph Hình 2.2: Sơ đồ Callgraph của hệ thống bật tắt đèn thông minhSơ đồ đặc tả Hình 2.3: Sơ đồ đặc tả của hệ thống bật tắt đèn thông minhCác module trong hệ thốngModule khối nguồnModule này tạo ra điện áp một chiều từ nguồn xoay chiều 220V để cung cấp cho các linh kiện trong hệ thống. Sử dụng biến áp để biến điện áp xoay chiều 220V thành điện áp xoay chiều 12V, dùng chỉnh lưu từ 12V xoay chiều sang 12V một chiều, dùng IC 7805 ổn áp để lấy ra điện áp ổn định 5V ở ngõ ra. Hình 2.4: Module nguồn cấp