Mục đích nghiên cứu đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển giếng trời tự động là giúp mọi người luôn thỏa mái khi ở trong nhà; Tiết kiệm sức lao động. Mời các bạn cùng tham khảo!
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIẾNG TRỜI TỰ ĐỘNG TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực : Hồ Văn Thoan Mã sinh viên : K12C08354 Giảng viên hướng dẫn : TS Vương Công Đạt Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 12/2020 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ, có rất nhiều thiết bị phục vụ cho sống dựa ứng dụng khoa học công nghệ máy giặt, tủ lạnh, ti vi, máy điện thoại nhiên bên cạnh chúng em nhận thấy cịn nhiều cơng việc áp dụng khoa học cơng nghệ lại chưa áp dụng, sử dụng rộng rãi Một ứng dụng nhỏ mà chúng em nhận thấy chưa chế tạo sử dụng hệ thống đóng-mở cửa giếng trời tự động trời mưa tự động kéo mái che trời mưa che lại, sau lại mở mái che trời nắng Từ tình hình thực tế chúng em hình thành ý tưởng để thực cơng việc “Thiết kế hệ thống điều khiển giếng trời tự động” Những điểm đề tài Trên thực tế có số sản phẩm tương tự đề tài này, qua tham khảo chúng em nhận thấy sản phẩm cịn nhiều hạn chế như: Tính linh động sản phẩm, tính “thơng minh” sản phẩm mở mái che trời mưa, lại kéo mái che trời nắng từ hạn chế chúng em đưa hệ thống hồn tồn mới, “thơng minh” thật Hệ thống điều khiển giếng trời tự động sản phẩm hoạt động dựa kết hợp hoàn hảo kĩ thuật khí, kĩ thuật điện kĩ thuật lập trình vi xử lý Ngồi việc đạt yêu cầu hệ thống mái che cần vài cải tiến nhỏ thiết bị triển khai thành hệ thống kéo rèm cửa tự động, hệ thống tưới nước, vòi nước cảm ứng, thiết bị hẹn giờ, robot Mục đích nghiên cứu: Giúp người thỏa mái nhà Tiết kiệm sức lao động Ý nghĩa khoa học , ý nghĩa thực tiễn đề tài: Ý nghĩa khoa học: Góp phần nhỏ vào tiến trình cơng nghiệp hóa đại đất nước Thấy lợi ích khoa học kỹ thuật sống Ý nghĩa thực tiễn: Phát triển hệ thống tư duy, sáng tạo để từ nghiên cứu, triển khai hệ thống khác phức tạp Kết hy vọng đạt đƣợc: Nghiên cứu chế tạo thành công “ hệ thống điều khiển giếng trời tự động” Sau hoàn thành thành cơng mơ hình dự án, nhân rộng đưa vào sản xuất để phục vụ cho sống CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Arduino Uno Sức mạnh xử lý: Xung nhịp: 16MHz EEPROM: 1KB (ATmega328) 4KB (ATmega2560) SRAM: 2KB (Atmega328) 8KB (Atmega2560) Flash: 32KB (Atmega328) 256KB (Atmega2560 Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào: Digital: Analog: Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra: Digital output Chuẩn Giao tiếp: Serial: USB: SPI: TWI (I2C): PWM output 1.1.2.1 Khái niệm Arduino 1.1.2.2 Khái quát cấu tạo ARDUINO UNO Phần cứng Thông số kỹ thuật b) Vi điều khiển c) Năng lƣợng Các chân lƣợng: GND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Các cổng vào 5V: cấp điện áp 5V đầu 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Vin (Voltage Input): nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND IOREF: Điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo chân RESET: Việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ d) Các cổng vào - Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc xuất tín hiệu Chúng có mức điện áp 0V 5V với dòng vào/ra tối đa chân 40mA - Một số chân digital có chức đặc biệt sau: Chân Serial: (RX) (TX): dùng để gửi (transmit – TX) nhận (receive – RX) liệu TTL Serial Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, 11: cho phép bạn xuất xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) hàm analogWrite() Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) LED 13: Arduino UNO có đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) - Arduino UNO có chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng 0V → 5V - Với chân AREF board, bạn để đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân analog - Đặc biệt, Arduino UNO có chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác 1.1.4 Một số ứng dụng ARDUINO UNO 1.1.4.1 Trong công nghiệp 1.1.4.2 Trong học tập 1.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀN ARDUINO IDE 1.2.1 Giao diện phần mền Arduino IDE 1.2.3 Sử dụng số menu thông dụng phần mềm Arduino IDE Phần Example : Chọn loại board sử dụng: 1.2.3 Cấu trúc chƣơng trình Arduino IDE Khai báo biến Thiết lập (void setup ( )) CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 2.1.1 Đặt vấn đề 2.1.2 Giếng trời tự động 2.2 Ví dụ giếng trời nhà ống - Ƣu điểm giếng trời: - Nhƣợc điểm: - Ứng dụng giếng trời LỰA CHỌN CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.2.1 Module Arduino UNO Một mạch Arduino bao gồm vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình mở rộng với mạch khác Hình 2.1 ARDUINO UNO R3 - Chip điều khiển chính: ATmega328P - Chip nạp giao tiếp UART: ATmega16U2 - Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB nguồn ngồi cắm từ giắc trịn DC - Số chân Digital I/O: 14 (trong chân có khả xuất xung PWM) - Số chân PWM Digital I/O: - Số chân Analog Input: - Dòng điện DC Current chân I/O: 20 mA - Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA - Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader - SRAM: KB (ATmega328P) - EEPROM: KB (ATmega328P) - Clock Speed: 16 MHz - LED_BUILTIN: 13 - Kích thước: 68.6 x 53.4 mm 2.2.2 Module Module cơng tắc hành trình - Cơng tắc hành trình loại cảm biến đóng ngắt mạch điều khiển Hình2.2 Module cơng tắc hành trình Kí hiệu c ng tắc hành trình : Một ố ứng dụng c ng tắc hành trình - Phát tiếp xúc đối tượng - Đếm - Phát phạm vi di chuyển - Phát vị trí giới hạn chuyển động - Ngắt mạch gặp cố - Phát tốc độ Ƣu điểm c ng tắc hành trình: - Có thể sử dụng hầu hết ứng dụng công nghiệp - Đáp ứng tốt điều kiện cần đến độ xác có tính lặp lại - Tiêu thụ lượng điện - Có thể điều khiển nhiều tải Hạn chế c ng tắc hành trình: - Hạn chế thiết bị có tốc độ chuyển động tương đối thấp - Phải tiếp xúc trực tiếp với thiết bị - Do phải tiếp xúc nên làm phận khí bị mòn 2.2.3 Module cảm biến mưa Mạch cảm biến mƣa module cảm biến sử dụng rộng rãi việc phát mƣa ưu điểm dễ dàng lắp đặt chi phí thấp Hình2.4 Module cảm biến mƣa 2.2.4 Động DC Động DC hay gọi động chiều, sử dụng dịng điện chiều Hình2.5 Động DC 2.2.5 Nguồn adapter 12V – 2A Hình2.6 Nguồn adapter 12V – 2A 3.1 3.2 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIẾNG TRỜI TỰ ĐỘNG CÁC YÊU CẦU CẦN ĐẠT ĐƢỢC SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 3.2.1 Sơ đồ khối Hình 2.7 Sơ đồ khối 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.8 Sơ đồ mạch nguyên lý 3.3 Nguyên lý hoạt động 10 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Đánh giá kết quả: Ƣu điểm: - Hệ thống dùng module thiết kế sẵn nên không cần nhiều kiến thức điện, điện tử nắp ráp sản phẩm Mặt khác hư hỏng module mua thay dễ dàng - Hệ thống khí khơng có chi tiết phức tạp, dễ thiết kế Hạn chế: - Về khí chưa thực tối ưu, cần cải tiến để linh hoạt thuận lợi sử dụng - Nguồn điện cấp cho hệ thống cần sử dụng chuyển đổi adaptor để dòng điện ổn định - Khả áp dụng vào thực tế: - Sản phẩm áp dụng rộng rãi vào thực tế Tuy nhiên, thực tế trọng lượng mái che lớn, diện tích rộng nên phần khí cần thiết kế chắn hơn, chi tiết hơn; motor lớn chạy điện AC 220V nên việc đảo chiều động khó khăn hơn… - Hệ thống cải tiến áp dụng vào việc tạo giàn phơi đồ thông minh, rèm cửa thông minh Kết luận: Với cấu tạo ngun lí hệ thống mái che thông minh đáp ứng yêu cầu ban đầu đặt Quy trình hoạt động hồn tồn tự động, điếu khiến trực tiếp smartphone nên dễ sử dụng Ứng dụng chế tạo đế sử dụng rộng rãi yêu cầu thiết bị, linh kiện không cao giá thành thấp Bản thân mạch điều kiến mở rộng đế làm với nhiều mục đích khác như: điều khiến rèm cửa, tưới nước tự động, mạch quảng cáo, nhà thông minh Hƣớng phát triển: 11 Sản phẩm áp dụng rộng rãi vào thực tế diện tích rộng nên phần khí cần thiết kế chắn hơn, chi tiết hơn; motor lớn chạy điện AC 220V nên việc đảo chiều động khó khăn hơn… Hệ thống cải tiến áp dụng vào việc tạo giàn phơi đồ thông minh, rèm cửa thông minh 12 ... khoa học công nghệ lại chưa áp dụng, sử dụng rộng rãi Một ứng dụng nhỏ mà chúng em nhận thấy chưa chế tạo sử dụng hệ thống đóng-mở cửa giếng trời tự động trời mưa tự động kéo mái che trời mưa... linh động sản phẩm, tính “thơng minh” sản phẩm mở mái che trời mưa, lại kéo mái che trời nắng từ hạn chế chúng em đưa hệ thống hồn tồn mới, “thơng minh” thật Hệ thống điều khiển giếng trời tự động. .. hoạt động dựa kết hợp hoàn hảo kĩ thuật khí, kĩ thuật điện kĩ thuật lập trình vi xử lý Ngồi việc đạt yêu cầu hệ thống mái che cần vài cải tiến nhỏ thiết bị triển khai thành hệ thống kéo rèm cửa tự