Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống mái che xếp di động thông minh theo thời tiết lúc đầu chỉ đơn giản là: nếu ban ngày, trời mát, không có nắng và cũng không có mưa thì mái che sẽ tự động cuốn vào; nếu như trời nắng, hoặc mưa thì mái che sẽ tự động cuốn ra che. Như thế, người sử dụng sẽ không cần phải quay một cách thô sơ như trước nữa mà vẫn sử dụng mái đó đúng mục đích.
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của q thầy cơ, gia đình và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Lê Thị Thu Phương đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt q trình em thực hiện đồ án tốt nghiệp Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong trường Đại học Cơng nghệ thơng tin và Truyền thơng Thái Ngun nói chung, các thầy cơ trong khoa Cơng nghệ tự động hóa nói riêng đã dạy cho em kiến thức về các mơn đại cương cũng như các mơn chun ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt q trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình đã ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án tốt nghiệp đạt kết quả cao LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong bản đồ án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện bản đồ án này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong bản đồ án đã được chỉ rõ, nguồn gốc rõ ràng và được phép cơng bố MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NĨI ĐẦU Lý do chọn đề tài Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, cũng như nhu cầu địi hỏi của con người ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu về một cuộc sống tiện nghi, thơng minh. Điều này đã thơi thúc những nhà khoa học thiết kế chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thơng minh đó. Một trong số đó cần kể tới là mái che xếp thơng minh. Mái che xếp thơng minh là một thiết bị khá phổ biến trên thị trường hiện nay và khá được người dùng ưa chuộng. Tuy nhiên, hầu hết tất cả các mái che xếp trên thị trường hiện nay đều được điều khiển một cách hết sức thơ sơ Trong đời sống hiện nay, tự động hóa các thiết bị để chúng hoạt động hiệu quả hơn là một xu thế tất yếu. Đề tài “Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh” cũng nhằm thiết kế một hệ thống mái che hoạt động hiệu quả hơn mà không cần nhiều đến sự điều khiển trực tiếp từ người sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian, công sức và cũng làm tăng tuổi thọ mái che so với các mái che truyền thống khác Trong khn khổ đồ án này, em sẽ đưa ra phương án kĩ thuật để thiết kế hệ thống mái che hoạt động tự động. Tuy nhiên, với kiến thức hạn hẹp của bản thân, phương án em đưa ra cũng có thể chưa hẳn là giải pháp tối ưu nhất và cũng khó có thể tránh được những thiếu sót, em rất mong nhận được những góp ý từ q thầy cơ và các bạn nhằm hồn thiện hơn sản phẩm này Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài Hệ thống mái che xếp di động thơng minh theo thời tiết lúc đầu chỉ đơn giản là: nếu ban ngày, trời mát, khơng có nắng và cũng khơng có mưa thì mái che sẽ tự động cuốn vào; nếu như trời nắng, hoặc mưa thì mái che sẽ tự động cuốn ra che Như thế, người sử dụng sẽ khơng cần phải quay một cách thơ sơ như trước nữa mà vẫn sử dụng mái đó đúng mục đích Một u cầu nữa đặt ra là khi con người muốn can thiệp vào sự điều khiển đó, mà khơng cần đến yếu tố tự động thì mạch xử lý của chúng ta cũng đáp ứng được. Nghĩa là, sẽ có hai chế độ, một là điều khiển một cách tự động, hai là có sự can thiệp của con người. Điều khiển tự động theo sự thay đổi của thời tiết, cịn khi có bàn tay người điều khiển sẽ có một hệ thống bảng điều khiển với các nút ấn: điều khiển mở ra và điều khiển thu vào Bên cạnh những u cầu trên cịn có một u cầu hết sức quan trọng đó là trường hợp khi sự cố mất điện hệ thống mái che của chúng ta sẽ khơng hoạt động được. Vì vậy, em đã đưa ra ý tưởng làm thêm bộ ắc quy dự phịng trường hợp mất điện mái che vẫn duy trì hoạt động bình thường khơng ảnh hưởng đến nhu cầu của người sử dụng Như vậy, em sẽ thiết kế một bộ điều khiển có hai chế độ: Tự động và Bằng tay + Chế độ Tự động: Ban đêm: mái che thu vào Ban ngày: nếu trời nắng hoặc mưa: mái che kéo ra; nếu trời dâm hoặc khơng mưa thì mái che thu vào Khi trời tối và có người đèn tự động bật + Chế độ Bằng tay: Có tín hiệu điều khiển ra: mái che kéo ra Có tín hiệu điều khiển vào: mái che thu vào u cầu của đề tài Thiết bị bao gồm các u cầu sau: ✔ Thiết kế hệ thống mạch điều khiển nhỏ, gọn thân thiện với người sử dụng ✔ Q trình hoạt động ổn định, chính xác ✔ Chế độ tự động mở bạt và thu bạt phải hoạt động theo đúng u cầu đặt ra ✔ Chế độ điều khiển bằng tay phải chính xác và dễ dàng sử dụng ✔ Khi sự cố mất điện hệ thống chuyển sang sử dụng nguồn dự phịng (ắc quy) Phương pháp nghiên cứu ✔ Nghiên cứu lý luận: Tổng hợp các tài liệu kỹ thuật, cơng nghệ, phân tích và đánh giá nội dung liên quan đến đề tài ✔ Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát, phân tích, thiết kế và đánh giá nội dung nghiên cứu trong q trình chế tạo hệ thống mái che xếp thơng minh. Từ đó đưa ra phương án chế tạo thiết bị cho phù hợp Đồ án được trình bày gồm: Nội dung chính của đồ án được chia làm ba chương: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH HIỆN NAY CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THƠNG MINH 10 Nguồn 12V2A được hạ xuống nguồn 5V2A qua Module hạ áp LM2596 đi cấp nguồn ni cho tồn hệ thống ❖ Sơ đồ ngun lý mạch sạc và chuyển nguồn tự động Nguồn DC 12V cấp vào chân IN + và IN của mạch sạc ắc quy XHM604 chân BAT+ và BAT nối với cực dương (+), cực âm () của ắc quy để sạc cho ắc quy Mạch sạc này có 2 nút bấm để đặt giá trị bắt đầu sạc cho ắc quy và giá trị đạt ngưỡng đầy ắc quy để mạch tự động ngắt sạc Hình 3.3: Sơ đồ mạch sạc ắc quy và chuyển nguồn tự động Nguồn DC 12V (nguồn chính) cấp vào chân DC + và DC của mạch chuyển nguồn tự động, chân BAT + và BAT của mạch nối với cực dương (+), cực âm () của ắc quy (nguồn dự phịng). Đầu ra OUT + và OUT được nối vào LM2596 để cấp nguồn cho tồn bộ hệ thống. Ở chế độ hoạt động bình thường mạch sẽ sử dụng nguồn chính (DC 12V), khi xảy ra sự cố mất điện mạch sẽ tự động chuyển sang sử dụng nguồn dự phịng (ắc quy 12V) 62 ❖ Sơ đồ ngun lý cảm biến mưa Hình 3.4: Sơ đồ ngun lý cảm biến mưa Module cảm biến mưa gồm phần lá chắn để nhận biết mưa được kết nối với module chuyển đổi tín hiệu qua chân dương (+) và chân GND (). Các chân A0, D0 của module chuyển đổi tín hiệu được kết nối lần lượt với A0, D2 của vi điều khiển Arduino Nano và sử dụng nguồn ngồi 5V để ni thiết bị ❖ Sơ đồ ngun lý cảm biến ánh sáng (BH1750) Hình 3.5: Sơ đồ ngun lý cảm biến ánh sáng 63 Chân SCL, SDA của module cảm biến ánh sáng BH1750 được kết nối lần lượt với chân A5, A4 của vi điều khiển và sử dụng nguồn ngồi 5V để ni thiết bị. Bên cạnh đó cịn mắc thêm 2 con trở 4k7 để chống nhiễu tín hiệu cảm biến ❖ Sơ đồ ngun lý khối điểu khiển động cơ Hình 3.6: Sơ đồ ngun lý khối điều khiển động cơ Động cơ được cấp nguồn 12V thơng qua module điều khiển động cơ L298N. Chân IN3, IN4 của module điều khiển L298N lần lượt kết nối với chân D9, D10 của vi điều khiển Arduino Nano. Ngồi ra cịn có 3 nút bấm chức năng kết nối lần lượt với 3 chân D3, D4, D5 của vi điều khiển, 3 nút bấm có chức năng lần lượt là mở mái bạt, thu mái xếp và dừng khẩn cấp. Tiếp đó, cịn có 2 cơng tắc hành trình: hành trình tiến và hành trình lùi kết nối với chân D11, D12 của vi điều khiển. Trở 1k được mới nối tiếp với lần lượt các nút bấm để chống nhiễu và chống dội phím ❖ Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển bóng đèn 64 Hình 3.7: Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển bóng đèn Arduino nano điều khiển đèn giao tiếp với Arduino chính qua chuẩn truyền thơng RS232 (RX, TX, GND) để gửi tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại về. Cảm biến hồng ngoại sử dụng nguồn 5V, chân tín hiệu cảm biến hồng ngoại được kết nối với chân D7 của vi điều khiển. Diode được mắc nối tiếp với nguồn 5V có tác dụng chống điện áp ngược 65 ❖ Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển hệ thống mái che xếp di động thơng minh Hình 3.8: Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển hệ thống mái che xếp 3.3. Thiết kế phần cơ khí Hệ thống mái che xếp di động thơng minh bao gồm các phần chính sau: khung mái che, thanh sáo (thanh đỡ mái che), bi treo, puly, động cơ, mái che Hình 3.9: Mơ hình mái che xếp di động 66 ❖ Hình chiếu cạnh mơ hình hệ thống mái che xếp di động thơng minh Hình 3.10: Hình chiếu cạnh của mơ hình mái che xếp di động thơng minh Mơ hình mái che xếp gồm 2 thanh ray với chiều dài 105cm, chiều cao 55cm, gồm sáo kích thước 40cm chia làm khoảng mái xếp khoảng cách nhau 14,5cm và có tổng chiều dài tồn mái 87cm ❖ Hình chiếu đứng mơ hình hệ thống mái che xếp di động thơng minh Hình 3.11: Hình chiếu đứng mơ hình mái che xếp di động thơng minh 67 Mơ hình mái che xếp di động thơng minh có chiều cao là 55cm và chiều rộng 40cm. Động cơ được đặt trên 1 hộp sắt có kích thước 5x5cm, hộp sắt được đặt cách mặt đất 14cm ❖ Hình chiếu bằng mơ hình hệ thống mái che xếp di động thơng minh Hình 3.12: Hình chiếu đứng mơ hình hệ thống mái che xếp di động thơng minh Mơ hình mái che xếp di động thơng minh có kích thước chiều dài 105cm, chiều rộng 40cm, chiều cao 55cm. Mơ hình cịn sử dụng hệ thống 7 puly nối dây để thu và kéo hệ thống mái che ❖ Mơ hình tổng quan hệ thống mái che xếp di động thơng minh 68 Hình 3.13: Mơ hình tổng quan hệ thống mái che xếp di động thơng minh 69 3.4. Lưu đồ thuật tốn Lưu đồ thuật tốn chế độ điều khiển bằng tay Hình 3.14: Lưu đồ thuật tốn chế độ điểu khiển bằng tay 70 Lưu đồ thuật tốn chế độ điều khiển tự động Hình 3.15: Lưu đồ thuật tốn chế độ điều khiển tự động 71 Lưu đồ thuật tốn tồn hệ thống Hình 3.16: Lưu đồ thuật tốn tồn hệ thống 3.5 Một số hình ảnh kết Hình 3.17: Hình ảnh các nút chức năng mạch điều khiển Hình 3.18: Hình ảnh mạch điều khiển sau khi hồn thành 72 Hình 3.19: Hình ảnh mạch chuyển nguồn, mạch sạc ắc quy và nút bấm Hình 3.20: Hình ảnh mơ hình mái che xếp di động Kết luận Ở Chương III em đã đưa ra được các giải pháp tối ưu cho hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ mạch ngun lý, sơ đồ mạch in. Ngồi ra thiết kế phần cơ khí và hồn thành mơ hình “mái che xếp di động thơng minh” 73 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1.I.a.i.1 Kết luận Trong q trình thực hiện đồ án em đã thu được các quả kết sau: Đã đưa ra được giải pháp xây dựng hệ thống điều khiển mái che xếp di động thơng minh Hiểu biết thêm về các linh kiện điện, điện tử Có khả năng tư duy thuật tốn và làm việc độc lập. Biết phân bổ thời gian làm việc một cách hợp lý Phân tích u cầu bài tốn đặt ra, thiết kế được hệ thống mái che xếp di động thơng minh Hiểu thêm rõ về thiết kế cơ khí, cơ cấu vận hành của hệ thống mái che xếp trong thực tế Biết thiết kế mạch điện tử trên phần mềm proteus, Fritzing và phần mềm Arduino IDE Đã đưa ra phương án và giải quyết được vấn đề đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường khi sự cố mất điện 2. Hướng phát triển của đề tài Trong tương lai em muốn phát triển hệ thống thêm: Tích hợp thêm chức năng điều khiển hệ thống qua wifi Thay thế nguồn dự phịng ắc quy bằng nguồn pin mặt trời sử dụng khi sự cố mất điện Sử dụng các loại cảm biến có độ chính xác cao hơn để hệ thống có độ ổn định cao 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://khoanrutloibetongtphcm.net/sukhacnhaugiuamaichedidongvamai chetryenthong/ [2] http://www.sinhviet.com.vn/220/maichedidong/maichexepdidong [3] https://batchenangmua.net.vn/tintucnensudungmaichecodinhhaymaixep didongthongminh90.html [4] https://sites.google.com/site/vinhngohuy/arduinocoban/gioithieuvearduino [5] Kỹ sư Phạm Quang Huy, “Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng - Arduino Dành Cho Người Tự Học”, Nhà xuất Thanh Niên, 2019 [6] https://hshop.vn/products/nguonpoweradaptoracdc12v5a [7] https://www.dienkythuat.com/cautaovanguyenlyhoatdongcuaacquyaxit leadaitbattery [8] https://dientutuonglai.com/gioithieuarduinonano.html [9] https://nshopvn.com/product/cambienmualoaitot/ [10] https://hshop.vn/products/cambiencuongdoonhsongluxbh1750 [11] “ Bài giảng mơn học thực hành hệ thống điện điện tử”, Khoa Cơng nghệ Tự Động Hóa , 2019 [12] https://hoplongtech.com/tintuc/dongcodien1chieulaginguyenlyhoatdong vaungdung [13] https://thegioidienco.vn/motorgiamtoclagi.html 75 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 76 ... CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THƠNG MINH 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁI? ?CHE? ?XẾP? ?DI? ?ĐỘNG THƠNG? ?MINH? ? HIỆN NAY Ngày nay,? ?kỹ? ?thuật? ?điện? ?tử đã liên tục có những tiến bộ... chúng hoạt? ?động? ?hiệu quả hơn là một xu thế tất yếu. Đề tài ? ?Thiết? ?kế ? ?hệ ? ?thống? ?mái? ?che? ?xếp? ?di? ?động? ?thông minh? ?? cũng nhằm? ?thiết? ?kế? ?một? ?hệ? ?thống? ?mái? ?che? ?hoạt? ?động? ?hiệu quả hơn mà không cần nhiều đến sự điều khiển trực tiếp từ người sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian,... công sức và cũng làm tăng tuổi thọ? ?mái? ?che? ?so với các? ?mái? ?che? ?truyền? ?thống? ?khác Trong khuôn khổ? ?đồ? ?án? ?này, em sẽ đưa ra phương? ?án? ?kĩ? ?thuật? ?để? ?thiết? ?kế? ?hệ? ? thống? ?mái? ?che? ?hoạt? ?động? ?tự? ?động. Tuy nhiên, với kiến thức hạn hẹp của bản thân,