THIẾT KẾ NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO HỎA HOẠN .TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  THIẾT KẾ NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO HỎA HOẠN TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực : Hồ Văn Canh Mã sinh viên : K12C08184 Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Vũ Anh Quang Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021 MỞ ĐẦU Ngày nay, với sử phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Đặc biệt lĩnh vực tự động hóa tạo nên động lực thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ đáp ứng nhu cầu người sống Con người với trợ giúp máy móc, cơng cụ thơng minh khơng phải trực tiếp làm việc, hay công việc mà người khơng thể làm với khả mà việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hồn tồn tự động mang lại lợi ích to lớn, giảm nhẹ tối ưu hóa công việc Với tiến đáp ứng nhu cầu người sống đại nói chung phát triển khoa học kỹ thuật nói riêng Đối với sinh viên điện tử viễn thơng việc nghiên cứu, tìm hiểu đặc tính cơng nghệ tự động thu thập liệu video, hình ảnh, truyền nhận liệu… có ý nghĩa thực tế quan trọng Nó khơng trang bị cho kỹ làm việc lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà giúp theo kịp với phát triển khoa học kĩ thuật ngày tốt nghiệp trường Sau em xin tìm hiểu công nghệ hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn thiết kế ứng dụng thực tế “Thiết kế nhà thông minh sử dụng hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn” Đây sở để thiết kế hệ thống tự động hóa đơn giản, phức tạp ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống Lý chọn đề tài Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật thiết kế (ngành kỹ thuật thiết kế ) đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật,quản lý, tự động hóa Với việc sử dụng khoa học kỹ thuật thiết kế thiết bị công nghệ thông minh đại sống làm cho chất lượng sống nâng cao rõ rệt, đặc biệt xí nghiệp làm nâng cao suất lao động Đó ngành kỹ thuật thiết kế thiết bị công nghệ thông minh đại dây chuyền sản xuất đời thay cho công nhân đứng máy Khoa học kỹ thuật thiết kế thiết bị công nghệ thông minh đại ngày cho độ xác cao dễ sử dụng Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật thiết bị công nghệ thông minh đại giới nói chung phát triển kỹ thuật thiết kế nói riêng ngày xã hội thị trường đại với sử phát triển mạnh khoa học kỹ thuật thiết kế thiết bị công nghệ thông minh đại với phát triển công nghiệp 4.0 người thiết kế nhà thơng minh ngày nâng cao tầm nhìn quan trọng khoa học thiết kế thiết bị cộng nghệ thơng minh đại đóng vai trị trụ cột quan trọng Ngôi nhà thông minh nhà samrthome nhà thiết kế, lắp đặt thiết bị điện tử, điều khiển tồn hoạt động nhà, điều khiển điện hệ thống báo hỏa hoạn đến hế thống mở cửa tự động, điều khiển rèm cửa tự động, bật tắt bính nước nóng tự động, tưới tự động, cửa cổng tự động mở quét thẻ, âm giải trí đa vùng, hệ thống an ninh báo cháy báo khói tự động thông qua samrthome nơi đâu, điều khiển giọng nói minh Nói cách khác, ngơi nhà thông minh nhà trang bị thiết bị đại thơng minh có độ xác cao ổn định để góp phần cho thiết bị vi xử lý tự động em xin chọn đề tài “Thiết kế nhà thông minh sử dụng hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn” Với mục đích góp phần nhỏ vào phát tiển công nghệ vi xử lý tự động, việc giới thiệu công nghệ vi xử lý tự động với chức nhận liệu đưa lên vi xử lý liệu thông qua aruduino nano tới hệ thống thiết thiết bị mơ hình thưc tế nhà thông minh Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu - Mục tiêu: Nghiên cứu thiết kế nhà thông minh sử dụng hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn - Nhiệm vụ nghiên cứu: tìm hiểu thị trường nhu cầu sử dụng áp dụng thành phố, khu đô thị với quy mơ phát triển… để hồn thành sản phẩm hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: + Tìm hiểu cơng nghệ vi xử lý truyền liệu qua giao tiếp + Tìm hiểu mơ hình hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn + Các thành phần hệ thống điều khiển mơ hình - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết vi xử lý truyền liệu qua giao tiếp + Nghiên cứu lý thuyết arduino nano + Thiết kế thi công aruduino nano giao tiếp module RFID với servo Phƣơng pháp nghiên cứu - Kết hợp nghiên cứu lý thuyết mơ hình thực tế để làm rõ nội dung đề tài Cụ thể sau: + Thu thập, phân tích tài liệu thơng tin liên quan đến đề tài + Vận dụng kiến thức học điện tử truyền thơng + Tìm hiểu qua tài liệu internet sách báo nhu cầu đời sống xã hội + Sử dụng phần mềm chuyên dụng (arduino IDE) để thực viết code nạp code + Tìm hiểu đồ án có đề tài liên quan + Sử dụng phần mềm vẽ mơ lập trình Dự kiến kết - Hoàn thành sản phẩm lý thuyết trình bày hoạt động - Các kết trình thực hiện, đánh giá chất lượng hệ thống Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Đề tài giúp người nghiên cứu có kiến thức tảng công nghệ vi xử lý tự động - Từ lý thuyết kết nghiên cứu, người nghiên cứu phát triển ý tưởng để xây dựng mơ hình hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn thực tế có tính ứng dụng cao - Đề tài “Thiết kế nhà thông minh sử dụng hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn” góp phần vào cơng nghệ vi xử lý cải thiện thêm nhiều chức cho hệ thống mang đến ứng dụng thực tế cao Nội dung báo cáo Gồm chương giới thiệu sơ lược sau đây: - Chương 1: Tổng quan hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn - Chương 2: Phân tích khối module mạch - Chương 3: Xây dựng mơ hình thực tế CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG MINH IOT (INTERNET OF THINGS) 1.1.1 Giới thiệu nhà thông minh IOT Xây dựng hệ thống mơ mơ hình ngơi nhà thơng minh tích hợp phần cứng phần mềm quản lý sử dụng cơng nghệ Internet of Things (IoT) Hình 1.3 Mơ nhà thông minh công nghệ Internet  Thiết kế ngơi nhà thơng minh IOT Hình 1.4 Sơ đồ khối nhà thông minh IOT - Khối cảm biến: Thu thập thơng tin từ mơi trường ngồi: Nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa - Khối vi điều khiển: Điều khiển hoạt động hệ thống, ngồi cịn đóng vai trị máy chủ webserver, nhận thực thi yêu cầu từ client sử dụng công nghệ IoT - Khối xử lý liệu mạng: Tạo giao diện kết nối, chuyển đổi gói liệu đến hệ thống mạng - Máy tính cá nhân: Truyền tín hiệu điều khiển thơng qua câu lệnh, chương trình; xử lý tín hiệu, điều khiển hệ thống 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO HỎA HOẠN 1.2.1 Giới thiệu hệ thống mở cửa tự động 1.2.2 Giới thiệu hệ thống báo cháy tự động 1.2.3 Phần mềm Think speak ThingSpeak dịch vụ tảng phân tích IoT cho phép bạn tổng hợp, trực quan hóa phân tích luồng liệu trực tiếp đám mây Bạn gửi liệu tới ThingSpeak từ thiết bị mình, tạo trực quan hóa liệu trực tiếp gửi thông báo dịch vụ web Twitter Twilio Với phân tích MATLAB bên ThingSpeak, bạn viết thực thi mã MATLAB để thực trình tiền xử lý, trực quan hóa phân tích ThingSpeak cho phép kỹ sư nhà khoa học tạo nguyên mẫu xây dựng hệ thống IoT mà không cần thiết lập máy chủ phát triển phần mềm web 1.3 GIỚI THIỆU ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.3.1 Giới thiệu chung Arduino Arduino sử dụng rộng rãi giới, ngày chứng tỏ sức mạnh chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo người dùng cộng đồng nguồn mở (opensource) Tuy nhiên Việt Nam Arduino chưa biết đến nhiều 1.3.1.1 Arduino nano Hình 1.10 Arduino nano Arduino Nano bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy đủ Arduino Nano nặng khoảng 7g với kích thước từ 1,8cm 4,5cm Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật Arduino nano Arduino Nano Thông số kỹ thuật Số chân analog I/O Cấu trúc AVR Tốc độ xung 16 MHZ Dòng tiêu thụ I/O 40MoA Số chân Digital I/O 22 Bộ nhớ EEPROM 1KB 32 KB of which KB used by Bộ nhớ Flash Bootloader Điện áp ngõ vào (7-12) Volts Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Kích thước bo mạch 18 x 45 mm Nguồn tiêu thụ 19mA Ngõ PWM 1.3.1.2 Giới thiệu phần mềm lập trình Arduino IDE 1.3.2 CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.3.2.1 Domino nguồn 1.3.2.2 Diode chỉnh lưu cầu 3ampe 1.3.2.3 Tụ hóa 1.3.2.4 Moduel giảm áp lm 2596 1.3.2.5 Buzzer tạo xung 5v 1.3.2.6 Diode 1N4007 1.3.2.7 Jack DC 1.3.2.8 Động Servo 1.3.2.9 Module RFID 1.3.2.10 Nút nhấn chân 1.3.2.11 Led thu phát hồng ngoại 1.3.2.12 Led xanh 1.3.2.13 Trasistor A1015 1.3.2.14 Trasistor C1815 1.3.2.15 Tụ 104 1.3.2.16 IC 7805 1.3.2.17 IC LM358 1.3.2.18 Cảm biến nhiệt độ NTC 1.3.2.19 Biến trở 10K 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Chương đưa yêu cầu giải pháp thiết kế mạch mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn Từ có sở để lựa chọn linh kiện cần dùng trình làm đồ án CHƢƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM VẼ MẠCH PROTEUS Hình 2.1 Mơ hệ thống mạch cảnh báo hỏa hoạn Hình 2.2 Mô hệ thống mạch mở cửa tự động 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Để thực thiết kế nhà thông minh sử dụng hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn em đưa hai sơ đồ thiết kế cho hai hệ thống sau: Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ thống mở cửa tự động 2.3 Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống cảnh báo hỏa hoạn SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG Hình 2.5 Hình ảnh sơ đồ nguyên ly hệ thống mở cửa tự động 10 Hình 2.6 Hình ảnh sơ đồ nguyên lý hệ thống cảnh báo hỏa hoạn 2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG  Nguyên tắc hoạt động hệ thống mở cửa tự động: Nguyên lý hoạt động nhà thông minh hoạt động nguyên tắc Khi có đó, muốn mở cửa cần đưa thẻ từ RFID nơi tiếp nhận liệu đầu vào, lên bề mặt cảm biến, cảm biến tiếp nhận thông tin đầu vào đưa thông tin mạch sử lý (ở em sử dụng arduino nano ) làm nhiệm vụ xử lý thông tin mạch xử lý phản hồi lại thơng tin mã seri thi gửi tín hiệu đi, đến phận thực thi (servo), phận thực thí sẻ thực thi thơng tin trạng thái mở cửa Nếu trường hợp mã thẻ từ RFID không khớp với thông tin lưu nhớ, phận xử lý không tín hiệu cho phận (servo) thực thi mở cửa  Nguyên tắc hoạt động hệ thống cảnh báo hỏa hoạn: Cảm biến khói phát có mặt khói thơng qua ngun lý, có khói, khói sẻ sâm nhập vào cảm biến làm cho ánh sáng bên bị nhiễu động, thông qua nhiễu động này, mà cảm biến phát 11 diện khói Cảm biến nhiệt phát có mặt nhiệt độ cao thơng qua ngun lý cặp nhiệt điện, có thay đổi nhiệt độ làm mơi trường khơng khí thay đổi giá trị điện trở nhiệt cao mà vi xử lí nhận biết có mặt nhiệt độ cao  Kết hợp hai yếu tố thay đổi nhiệt độ điện trở mà vi sử lí nhận biết nơi có sảy hỏa hoạn 12 3.1 CHƢƠNG 3: THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG MẠCH IN HỆ THỐNG Hình 3.1 Mạch in cảnh báo hỏa hoạn Hình 3.2 Mạch in mở cửa tự động 13  Danh sách linh kiện đƣợc sử dụng mạch hệ thống Bảng 3.1 Danh sách linh kiện sử dụng mạch hệ thống STT Tên linh kiện Số lƣợng Arduino Nano Jack 12VDC Module thẻ RFID Module LM2596 Motor Sevor 996 Domino nguồn Tụ 470uF Tụ 2200uF Diode chỉnh lưu 10 Transistor C1815 11 Transistor A1015 12 Buzzer tạo xung 5V 13 Diode 1N4007 14 Nút nhấn chân 15 Led thu phát hồng ngoại 16 Tụ gốm 104 17 Điện trở 13 18 Led thường 19 IC LM358 20 IC 7805 21 Biến trở 10K 22 Cảm biến NTC 14 3.2 MƠ HÌNH THỰC TẾ CỦA HỆ THỐNG Hình 3.3 Mơ Hình hệ thống trước hoạt động 3.3 Hình 3.4 Mơ hình hệ thống sau hoạt động KẾT QUẢ  Đã hoàn thành xong - Cấp nguồn hệ thống mở cửa tự động bình thương - Khi quét thẻ hệ thống tự động mở cửa ổn định - Cảm biến RFID tự động cấp nhật mã thẻ 15 KẾT LUẬN Hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn định nghĩa loại hệ thống thơng minh có khả tiếp nhận mã thẻ, tự động truyền liệu (có thể lập trình lại được) sử điều khiển tự động aruduino nano để hồn thành cơng việc tự động mở cửa  Những vấn đề làm đƣợc: - Tìm hiểu tổng quan hệ thống mở cửa tự động cảnh báo hỏa hoạn - Thiết kế chế tạo mơ hình ngơi nhà thơng minh - Ứng dụng IOT đưa liệu lên vi xử lý, vi điều khiển - Những tồn đề tài: - Hạn chế khả truy cập độ nhạy - Khả Năng quét thẻ RFID vào hạn chế Trong thời gian tới có hội em phát triển thêm vấn đề chưa làm nói khắc phục tồn đề tài, hy vọng ứng dụng công nghệ xe tự hành hệ thống nhà thông minh vào nhiều lĩnh vực tích hợp cho thêm nhiều chức năng, ứng dụng rộng rãi đời sống hàng ngày không đơn mơ hình 16