Hệ thống nhà ở thông minh đang được ưu tiên và đầu tư phát triển rộng rãi. Một trong những yếu tố quan trọng và nền móng để hướng đến phát triển một ngôi nhà thông minh hiện nay là một hệ thống chiếu sáng thông minh. Với việc các thiết bị chiếu sáng trong nhà hiện nay như bóng đèn sợi đốt, đèn Neon, đèn ngủ, đèn trang trí … được sử dụng rất nhiều. Nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn tới ô nhiễm ánh sáng. Ngoài ra, việc chiếu sáng không hợp lí còn gây lãng phí điện, giảm tuổi thọ thiết bị. Bên cạnh đó số lượng đèn dùng để chiếu sáng là khá lớn, người sử dụng sẽ gặp bất tiện trong việc kiểm soát và điều khiển đèn. Vì vậy, với các trở ngại trên em đã hướng việc đến nghiên cứu và phát triển một hệ thống đèn phải đạt được các yêu cầu: thông minh, tiết kiệm và dễ dàng kiểm soát, điều khiển. Mạch điều khiển độ sáng bóng đèn bằng tin nhắn sms có full code tối đa 9 mức sáng, mạch in sản phẩm gồm các mạch nguồn điều khiển, video sản phẩm, sơ đồ kết nối, tất cả trong file zip đính kèm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO ĐỘ SÁNG BÓNG ĐÈN BẰNG TIN NHẮN SMS SVTH: TRẦN TÚ HUY MSSV: 13141623 Khố: 13 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thơng GVHD: Nguyễn Ngơ Lâm Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016 11 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Trần Tú Huy Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử, Truyền thông Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhận đề tài: 15/9/2016 MSSV:13141623 Lớp: 13141CLDT ĐT: 0908434763 Ngày nộp đề tài: 4/01/2016 Tên đề tài: Mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn tin nhắn sms Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử bản, Điện tử công suất, Vi xử lý Nội dung thực đề tài: • • • • • Thiết kế khối nguồn Thiết kế hệ thống Mô mạch Proteus Chỉnh sửa thi công mạch Viết báo cáo Sản phẩm: Mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn tin nhắn sms GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 22 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Trần Tú Huy MSSV: 13141623 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn tin nhắn sms Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) 33 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Trần Tú Huy MSSV: 13141623 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn tin nhắn sms Họ tên Giáo viên phản biện: Phan Vân Hoàn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) 44 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt cho em học tập nghiên cứu Khoa Điện-Điện tử, thư viện trường cung cấp giáo trình nhiều tài liệu tham khảo cho em suốt trình học tập nghiên cứu Sự hướng dẫn giúp đỡ chi tiết tận tình thầy Nguyễn Ngô Lâm số thầy cô giáo khoa Điện tử tận tình giảng giải phân tích rõ vấn đề thắc mắc tình nghiên cứu thi công Đồ án Mặc dù cố gắng trình tìm hiểu kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong góp ý, nhận xét đánh giá nội dung hình thức trình bày thầy cô Đồ án em để em biết hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC 55 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT I2C: inter-integrated circuit UART: universal asynchronous receiver – transmitter GSM: global system for mobile communications SMS: simple message system DLC: data link connection SABM: set asynchronous balanced mode UA: unnumbered acknowledgement DM: disconnected mode DISC: disconnect (disc) command UIH: unnumbered information with header check (uih) command and UI: unnumbered information command and response TE: terminal equipment MS: mobile station Arduino IDE: Arduino Integrated Development Environment 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH 77 88 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu và ngoài nước 1.1.1 Đặt vấn đề Hệ thống nhà thông minh ưu tiên đầu tư phát triển rộng rãi Một yếu tố quan trọng móng để hướng đến phát triển ngơi nhà thơng minh hệ thống chiếu sáng thông minh Với việc thiết bị chiếu sáng nhà bóng đèn sợi đốt, đèn Neon, đèn ngủ, đèn trang trí … sử dụng nhiều Nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý dẫn tới nhiễm ánh sáng Ngồi ra, việc chiếu sáng khơng hợp lí gây lãng phí điện, giảm tuổi thọ thiết bị Bên cạnh số lượng đèn dùng để chiếu sáng lớn, người sử dụng gặp bất tiện việc kiểm soát điều khiển đèn Vì vậy, với trở ngại em hướng việc đến nghiên cứu phát triển hệ thống đèn phải đạt yêu cầu: thông minh, tiết kiệm dễ dàng kiểm soát, điều khiển 1.1.2 Tính cấp thiết đề tài Để nâng cao tiện lợi việc quản lý điều khiển đèn, điều chỉnh độ sáng, đảm bảo tiết kiệm lượng cách tối ưu để tạo không gian thoải mái, phù hợp với sinh hoạt Ngoài ra, để hướng tới phát triển hệ thống nhà thông minh, hệ thống đèn đường thông minh thành phố thông minh việc xây dựng hệ thống điều khiển đèn thông minh từ xa vô cần thiết 1.2 Mục tiêu đề tài Đề tài thiết kế mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn qua tin nhắn sms 1.3 Giới hạn đề tài Tài liệu đề tài em có nhiều hướng dẫn mạng đa phần nói Bluetooth, tài liệu tiếng việt nói module sim 900a nên phải tìm dịch trang web nước ngồi nhiều Mạch điện điều khiển bóng đèn thời gian delay để đọc cường độ ánh sáng bóng đèn lâu Mạch dùng điện trở sứ nên tỏa nhiệt nóng sử dụng 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO ĐỘ SÁNG BẰNG TIN NHẮN SMS thực với đối tượng nghiên cứu ứng dụng như: • Board Arduino UNO R3 • Module BH1750 • Module SIM900A mini V4 • Hoạt động triac, opto 1.5 Nội dung đồ án - Xây dựng sơ đồ khối hệ thống - Tính tốn thiết kế mạch - Sơ đồ mạch in - Hoàn thành sản phẩm, chạy thử kiểm tra lỗi 1.6 Bố cục đồ án Đồ án trình bày chương: • Chương 1: Tổng quan • Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan • Chương 3: Xây dựng thiết kế hệ thống • Chương 4: Thi cơng • Chương 5: Kết luận hướng phát triển Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 10 • Giải thích nguyên lý: Chân SDA kết nối với chân A4(SDA) UNO R3, chân SCL kết nối với chân A5 (SCL) uno R3 để tạo nên kết nối theo chuẩn giao tiếp i2c Chân ADDR khơng kết nối nối mass Chân để thiết lập địa cảm biến i2c Nếu cấp điện áp lớn 0.7V, địa cảm biến 0x5C, trường hợp nối mass địa 0x23 Ở em nối mass để địa xác định địa 0x23 3.2.6 Khối nguồn • Yêu cầu thiết kế: Khối có nhiệm vụ tạo nguồn điện khối khác hoạt động • Phương án: Khối cấp nguồn cho module SIM900A, BH1750, dùng để xác định điểm nên u cầu dòng khơng cao, dùng nguồn Arduino với nguồn 5V - 500mA đủ để hoạt động Module cảm biến BH1750 lấy nguồn 3,3V từ Arduino để hoạt động Arduino hoạt động với nguồn khuyên dùng từ – 12V Tuy nhiên, để module sim hoạt động ổn định cần dòng có 2A trở lên • Lựa chọn: Một adapter có nguồn 9V – 2A để cấp nguồn cho Arduino hoạt động Cũng từ nguồn em dùng module giảm áp DC – DC, giảm áp xuống 5V để cấp nguồn cho module sim nguồn VCC mạch xác định điểm • Phần cứng: Adapter 9V – 2A: Hình 3.8: Ảnh thực tế adapter Bảng 3.1: Thơng số kĩ thuật adapter 9V – 3A Đặc điểm Thông số 36 Điện áp đầu vao Điện áp đầu Dòng đáp ứng tối đa 100 – 240 VAC 9VDC 2A • Sơ đồ ngun lý: Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 3.2.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 37 Hình 3.14: Sơ đồ ngun lý tồn mạch STT Thiết bị Arduino mega 2560 Module MQ -2 Module LM35 Module HC-SR04 Module sim 900A Số lượng 4 Điện áp 5V 5V 5V 5V 5V Module relay Bơm LCD IC74HC595 10 Led 11 Nút nhấn 10 12 Buzzer 13 Van điện tư Tổng dòng điện vơi mức điện áp 5V Tổng dòng điện vơi mức điện áp 12V 5V 5V 5V 5V 3V 5V 5V 12V Dòng điện Tổng dòng điện 200mA 180mA 60µA 15mA 100mA Ổn định: 2A 80mA 300mA 250mA 20mA 20mA 5mA 25mA 300mA 200mA 720mA 0.24mA 15mA 2000mA 480mA 300mA 250mA 40mA 180mA 50mA 75mA 1200mA 4310,24mA 1200mA 38 39 3.3 Lưu đồ giải thuật Hình 3.15: Lưu đồ giải thuật Arduino 40 Chương 4: Thi công 4.1 Thiết kế mạch in Ta dùng phần mềm proteus để vẽ mạch in Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý mạch in 4.2 Mạch in PCB Hình 4.2: Mạch in PCB 41 4.3 Kết thi cơng Hình 4.3: Mạch thi cơng Hình 4.4: Mức sáng Hình 4.5: Mức sáng Hình 4.6: Mức sáng 4.4 Thực nghiệm Thực nghiệm mạch trình bày hình 4.4, 4.5, 4.6 ngồi có video clip em đăng https://www.youtube.com/ với đường link sau: https://youtu.be/o7U6Dw7nCEU 4.5 Nhận xét Mạch hoạt động yêu cầu điều chỉnh mức độ ánh sáng theo mức gửi trả giá trị cường độ ánh sáng lux có tin nhắn yêu cầu kiểm tra mức độ sáng Tuy nhiên, dùng điện trở sứ nên mạch nóng sử dụng dùng module cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 nên thời gian trì hỗn để đọc giá trị cường độ sáng lâu Chương 5: Kết luận hướng phát triển 42 5.1 Kết luận Điều chỉnh độ sáng đo cường độ sáng theo yêu cầu Ưu điểm: - Khoảng cách điều khiển xa - Mạch đơn giản, dễ thi công - Dễ dàng điều chỉnh nội dung tin nhắn để điều khiển - Có thể thêm mức điều khiển dễ dàng Khuyết điểm: - Mạch đáp ứng chậm - Chỉ điều khiển bóng đèn - Không hoạt động cúp điện 5.2 Hướng phát triển Để đề tài thêm hoàn thiện hơn, mang nhiều tính thực tế hơn, có khả ứng dụng cao hơn, em hướng tới hướng phát triển sau: - Phát triển thêm chế độ thay đổi độ sáng tự động phù hợp với môi - trường sinh hoạt Kết nối nhiều đèn phát triển thành hệ thống Phát triển thêm cảm biến rung với tinh bật đèn tự động vào - ban đêm có gọi tới báo thức Phát triển thêm tính kết nối với thiết bị khác, hướng đến phát triển nhà thông minh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Thu Hà (2013), “Giáo trình Điện Tử Cơ Bản”, Nhà xuất ĐHQG, Tp HCM, Việt Nam 43 [2] Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Đình Phú (2005), “Bài giảng điện tử 1-2”, Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật, Khoa Điện Tử, Bộ Mơn Cơng Nghệ Viễn Thơng [3] Hồng Ngọc Văn (2015), “Giao trình Điện Tử Cơng Suất”, Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật [4] http://mcu.banlinhkien.vn/threads/dieu-khien-goc-mo-cua-triac-de-thay-doi- do-sang-cua-bong-den.168/ [5] http://smart-techvn.com/9216-huong-dan-lap-trinh-module-sim900a-va- arduino.html [6] http://rohmfs.rohm.com/en/products/databook/datasheet/ic/sensor/light/bh1 750fvi-e.pdf [7] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/moc3022.pdf [8] http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/BTA16-600CW3-D.PDF [9] http://www.farnell.com/datasheets/73758.pdf PHỤ LỤC Code chương trình viết Arduino IDE Ghi #include - Khai báo thư viện #include cho module sim va 44 #include module bh1750 #include "SoftwareSerial.h" SoftwareSerial mySim(7,8); // RX, TX - Định nghĩa chân RX, TX char inchar; const String myphone = "+84942697095"; - Số điện thoại gửi tin nhăn đến int BH1750_address = 0x23; #define INVDK #define OUTVDK - Địa I2C BH1750 - Định nghĩa chân INVDK va chân OUTVDK int tam=0; int tt=0; - Băt đầu thư viện BH1750 lightMeter; BH1750 - Biến tạm để đổi giá String x; trị lux sang string - Chương trình void Gsm_MakeSMS(String phone,String content) { mySim.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); gửi tin nhăn -Lệnh gửi tin nhăn - Chờ kí tự ‘>’ phản delay(3000); hồi - Gửi nội dung - Gửi ctrl + z hay 26 để mySim.print(content); kết thúc nội dung tin mySim.print((char)26); nhăn va gửi tin delay(5000); } void setup() 45 { Serial.begin(9600); pinMode(INVDK, INPUT); pinMode(OUTVDK, OUTPUT); Serial.println(" Xin hay doi chut ^^!"); Serial.println("Dang thiet lap mySerial "); delay(200); mySim.print("AT+IPR=9600\r\n"); delay(200); mySim.begin(9600); delay(200); mySim.print("AT+CMGF=1\r\n"); delay(300); mySim.print("AT+CNMI=1,2,0,0,0\r\n"); delay(300); mySim.print("AT+CMGD=1\r\n"); delay(300); - Tin nhăn báo hiệu thiết lập công Serial.print("Thiet lap xong."); lightMeter.begin(); Gsm_MakeSMS(myphone,"Da ket noi"); - Khi co tin nhăn tơi } void loop() { if(mySim.available()>0) { inchar=mySim.read(); if (inchar=='M') { delay(10); 46 inchar=mySim.read(); if (inchar=='U') { delay(10); inchar=mySim.read(); if (inchar=='C') { delay(10); inchar=mySim.read(); if (inchar=='1') { Serial.println("MUC1"); tt=0; mySim.println(" AT+CMGDA=DEL ALL"); } else if(inchar=='2') { Serial.println("MUC2"); tt=1; mySim.println(" AT+CMGDA=DEL ALL"); } else if(inchar=='3') { Serial.println("MUC3"); tt=2; mySim.println(" AT+CMGDA=DEL ALL"); } } } } 47 //Tat den -else if (inchar=='O') { delay(10); inchar=mySim.read(); if(inchar=='F') { delay(10); inchar=mySim.read(); if (inchar=='F') { Serial.println("OFF"); tt=3; mySim.println(" AT+CMGDA=DEL ALL"); } } } //Kiem tra cuong sang else if (inchar=='T') { delay(10); inchar=mySim.read(); if(inchar=='E') { delay(10); inchar=mySim.read(); if (inchar=='S') { delay(10); 48 inchar=mySim.read(); if (inchar=='T') { Serial.println("TEST"); uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel(); x=String(lux); Gsm_MakeSMS(myphone,x + " lux"); } } } } } //bật tắt triac -if(tt==0) { tam = digitalRead(INVDK); if (tam == HIGH) { delay(8); digitalWrite(OUTVDK, HIGH); delay(1); digitalWrite(OUTVDK, LOW); } } else if(tt==1) { tam = digitalRead(INVDK); if (tam == HIGH) { 49 delay(6); digitalWrite(OUTVDK, HIGH); delay(1); digitalWrite(OUTVDK, LOW); } } else if(tt==2) { tam = digitalRead(INVDK); if (tam == HIGH) { delay(1); digitalWrite(OUTVDK, HIGH); delay(1); digitalWrite(OUTVDK, LOW); } } else if(tt==3) { digitalWrite(OUTVDK, LOW); } } 50 ... khiển bóng đèn thời gian delay để đọc cường độ ánh sáng bóng đèn lâu Mạch dùng điện trở sứ nên tỏa nhiệt nóng sử dụng 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO ĐỘ SÁNG BẰNG TIN. .. hệ thống Mô mạch Proteus Chỉnh sửa thi công mạch Viết báo cáo Sản phẩm: Mạch điều khiển đo độ sáng bóng đèn tin nhắn sms GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 22 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự... trả tin nhắn : Nhận tin nhắn từ điện thoại đưa tín hiệu tin nhắn đến khối xử lý trung tâm để thực việc điều khiển Khi có yêu cầu kiểm tra cường độ ánh sáng, khối gửi trả tin nhắn giá trị cường độ