BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÁI CHE TỰ ĐỘNG

Mái che tự động là một thiết bị khá phổ biến và được nhiều người dùng ưa chuộng. Tuy nhiên, hầu hết tất cả các mái che trên thị trường hiện nay đều được điều khiển một cách hết sức thô sơ và cơ khí. Khối điều khiển mái che tự động theo thời tiết ban đầu sử dụng cảm biến mưa chỉ đơn giản là: nếu ban ngày, trời mát, không có mưa thì mái che sẽ tự động cuốn vào; nếu như có trời mưa thì mái hiên sẽ tự động cuốn ra che. Như thế, người sử dụng sẽ không cần phải tự quay và kéo một cách sơ sài như trước nữa.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH *** ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG MÁI CHE TỰ ĐỘNG Nhóm SV: Ngành: CNKT Điện tử -Viễn thơng GVHD: ThS Nguyễn Ngơ Lâm Tp Hồ Chí Minh, Tháng 01 Năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC Ngành:Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhận đề tài: Lớp: 18161CLDT2A Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình hệ thống mái che tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử bản, Vi xử lý, Arduino Nội dung thực đề tài: - Thiết kế hệ thống - Mô phọng mạch Proteus - Lập trình cho hệ thống - Chỉnh sửa kiểm tra mạch - Viết báo cáo Sản phẩm: Mơ hình mái che tự động GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống mái che tự động Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS 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 2022 Giáo viên hướng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống mái che tự động Họ tên Giáo viên phản biện: 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 2022 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo đồ án môn học chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông trước hết em xin gửi đến quý Thầy/Cô khoa Đào tạo Chất lượng cao, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành Đặc biệt, thầy Nguyễn Ngơ Lâm tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đồ án Em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành sâu sắc Đồng thời, em xin cảm ơn đến bạn bè hỗ trợ, đóng góp ý kiến chia sẻ kinh nghiệm để em hoàn thành tốt đề tài Mặc dù cố gắng hết sức, lượng kiến thức cịn eo hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót Do vậy, em mong nhận góp ý q báu Thầy/Cơ để hồn thiện tốt tích lũy kinh nghiệm để hoàn thành tốt báo cáo đồ án tốt nghiệp sau Sau cùng, em kính chúc quý thầy cô thật dồi sức khỏe, tràn đầy nhiệt huyết với thành công nghiệp cao quý Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC Direct Current Dòng điện chiều I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông nối tiếp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ IC Integrated Circuit Mạch tích hợp ADC hay A/D Analog Digital Converter Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số LCD Liquid-Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 1.1 GIỚI THIỆU: Trong nhịp sống xã hội lúc sôi ngày nay, người ngày phải lo lắng, phân chia quỹ thời gian ngày cho thích hợp với nhiều cơng việc khác Vì nhiều thời gian để chăm sóc cho góc vườn nhỏ kéo mái che mưa vườn lặp lặp lại khiến bạn nhiều khoảng thời gian, khó thực đặn xác ngày Chính lý đó, suy nghĩ ứng dụng cảm biến thay bạn làm việc hoàn toàn tự động dựa vào thời tiết ngày khác đời Mái che tự động thiết bị phổ biến nhiều người dùng ưa chuộng Tuy nhiên, hầu hết tất mái che thị trường điều khiển cách thơ sơ khí Khối điều khiển mái che tự động theo thời tiết ban đầu sử dụng cảm biến mưa đơn giản là: ban ngày, trời mát, khơng có mưa mái che tự động vào; có trời mưa mái hiên tự động che Như thế, người sử dụng không cần phải tự quay kéo cách sơ sài trước Và với nhu cầu tìm hiểu hệ thống tự động ứng dụng sống, cụ thể khu vườn, nhóm em đưa định thực đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống mái che tự động” Hệ thống sử dụng vi điều khiển ESP32 với cảm biến mưa cảm biến ánh sáng kết hợp module L298 động dùng để kéo mái che, hiển thị LCD gửi liệu lên Firebase WiFi 1.2 MỤC TIÊU Nghiên cứu sở lý thuyết hiển thị LCD, module điều khiển động cơ, cảm biến mưa, cảm biến cường độ sáng ESP32 Nghiên cứu, thực hành thao tác kĩ thuật điện tử (lắp ráp, test mạch, mô phỏng, thiết kế ) Ngoài nghiên cứu đề tài em muốn tạo sản phẩm có ích số lĩnh vực đời sống Có thể đạt độ xác cao 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Module ESP32 WROOM-32 Module LCD 1602 kết hợp với I2C Cảm biến mưa YL-83 Cảm biến cường độ sáng BH-1750 Module điều khiển động L298N Động giảm tốc V1 Nút nhấn Cơng tắc hành trình KW10-N Firebase Kết nối module cảm biến với board ESP32 để hiển điều khiển động cơ, hiển thị LCD gửi liệu lên Firebase WiFi 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu cở sở lý thuyết mạch hiển thị giá trị cảm biến, trạng thái động cơ,… LCD gửi liệu lên Firebase WiFi Mục đích đề tài lựa chọn thuật tốn, phương pháp tăng độ xác cho sản phẩm Tìm hiểu lý thuyết có liên quan ngơn ngữ Arduino 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN Chương 1: Tổng quan: Nêu tính cấp thiết đề tài, xu hướng tình hình khoa học cơng nghệ Sự phát triển công nghiệp đời sống ngày từ đưa lý chọn đề tài xác định mục tiêu cho đề tài Chương 2: Cở sở lý thuyết: Trình bày tổng quan thành phần chức loại phần cứng có hệ thống, dẫn dắt chi tiết cụ thể để xây dựng hồn chỉnh mơ hình Chương 3: Thiết kế xây dựng hệ thống: Từ yêu cầu đề tài, trình bày sơ đồ hệ thống Nêu phương pháp xử lý liệu từ thiết kế mơ hình Chương 4: Kết thực hiện: Trình bày kết khối nhỏ thơng qua hình ảnh, video Đưa hiển thị mong muốn lập trình Chương 5: Kết luận hướng phát triển: Dựa vào kết có từ chương 4, đưa kết luận tổng quan đạt chưa đạt đề tài Từ đưa hướng phát triển để cải thiện hệ thống 3.2.4 Khối module điều khiển động động Hiện thị trường có nhiều module điều khiển động như: module L298, module L293, module L9110S, module BTS7960…khá giống chức thiết kế Với phổ biến, dễ mua có nhiều thị trường phù hợp với yêu cầu đề tài nên nhóm chúng em chọn module L298 Module L298 điều khiển động DC động bước, có lỗ nằm góc thuận tiện cho người sử dụng cố định vị trí module - Chân số (12V) nối vào chân dương adapter 9V Chân số (GND) nối vào chân âm GND adapter 9V Chân số (IN1) nối vào chân 27 ESP32 Chân số (IN2) nối vào chân 26 ESP32 Chân số 12, 13 (OUT1, OUT2) nối vào động Hình 3.5 Module điều khiển động L298N 3.2.5 Khổi hiển thị Trên thị trường có nhiều module để hiển thị hình LCD, hình TFT, hình HMI UART… chúng có cách sử dụng mục đích khác tùy theo nhu cầu người dùng Ở hệ thống nhóm sử dụng Module LCD1602 tích hợp I2C - Chân SDA kết nối với GPIO22 ESP32 Chân SCL kết nối với GPIO21 ESP32 chân SDA VÀ SCL chân giao tiếp I2C, chân SCL chân Clock, có tác dụng đồng hóa việc truyền liệu thiết bị, việc tạo xung clock thiết bị chủ (Master) Chân cịn lại chân SDA chân truyền liệu (DATA) chân hoạt động chế độ mở, để sử dụng cần phải có trở kéo Hình 3.6 Module I2C module LCD1602 3.2.6 Khối xử lý trung tâm khối Wifi Hiện thị có nhiều loại module để xử lý liệu như: Arduino mega, Arduino Uno, Pic 16F887, Esp8266, Esp32,…với nhiều tính khác để phù hợp với nhu cầu người dùng Để phù hợp với đề tài lần nhóm chúng em chọn Esp32 để gộp khối Wifi vào khối xử lý trung tâm thành Khối xử lý trung tâm có sơ đồ kết nối mô tả sau: - Chân GPIO 22 Esp32 kết nối với chân SCL LCD cảm biến cường - độ sáng Chân GPIO 21 Esp32 kết nối với chân SDA LCD cảm biến cường - dộ sáng Chân GPIO 34 Esp32 kết nối với chân DO cảm biến mưa Chân GPIO 02 Esp32 kết nối với chân 02 nút nhấn MOD Chân GPIO 04 Esp32 kết nối với chân 02 nút nhấn RA Chân GPIO 05 Esp32 kết nối với chân 02 nút nhấn VAO Chân GPIO 12 Esp32 kết nối với chân C cơng tắc hành trình Chân GPIO 13 Esp32 kết nối với chân C công tắc hành trình Chân GPIO 27 Esp32 kết nối với chân IN1 Module điều khiển động - L298N Chân GPIO 26 Esp32 kết nối với chân IN2 Module điều khiển động - L298N Chân GPIO 21 Esp32 kết nối với chân SCL Module I2C Chân GPIO 22 Esp32 kết nối với chân SDA Module I2C Hình 3.7 ESP32-WROOM-32 (sơ đồ mạch nguyên lý đính kèm file đính kèm) 3.2.7 Khối nguồn Bảng 3.1 Dòng tiêu thụ điện áp hoạt động linh kiện 5V STT Thiết bị Dòng tiêu thụ Điện áp Cảm biến mưa YL-83 10 mA 5V Cảm biến cường độ sáng 260 mA 5V Màn hình LCD 16x2 2.5 mA 5V Kit ESP32 80 mA 5V Tổng 352.5 mA Từ bảng thống kê nhóm lựa chọn nguồn 5.0 VDC 1.0 A Bảng 3.2 Dòng tiêu thụ điện áp hoạt động linh kiện 9V STT Thiết bị Dòng tiêu thụ Điện áp Module điều khiển động L298 36 mA 9V Động DC 140 mA 9V Tổng 176 mA Từ bảng thống kê nhóm lựa chọn nguồn 9.0 VDC 1.0 A 3.4 LƯU ĐỒ 3.4.1 Lưu đồ chương trình Giải thích lưu dồ - Khai báo thư viện, khởi tạo giá trị bạn đầu - Kết nối với mạng kết nối với Websever -Mode = 1, đọc giá trị cảm biến, hiển thị giá trị lên hình LCD gửi giá trị lên Websever Kiểm tra xem nút nhấn chuyển Mode có nhấn hay khơng, cộng biến Mode thêm 1, sai so sánh biến Mode > Đúng biến Mode = 1, sai tiếp tục so sánh biến Mode - So sánh biến Mode = 1, gọi chương trình chế độ tự động Sai só sánh biến Mode = 2, gọi chương trình chế độ thủ cơng, sai quay lại - Chương tỉnh lặp lặp lại liên tục Hình 3.9 Lưu đồ giải thuật chương trình 3.4.2 Lưu đồ chương trình chế độ tự động Hình 3.10 Lưu đồ giải thuật chương trình chế độ tự động Giải thích lưu đồ - Bắt đầu, kiểm tra có mưa hay khơng, có mưa kiểm tra tiếp cơng tắc hành trình ngồi có mở, động chạy ra, sai ngắt động - Nếu khơng có mưa mà giá trị cường độ sáng lớn 1000lx, kiểm tra cơng tắc hành trình ngồi mở, động chạy ra, sai ngắt động - Nếu khơng có nắng khơng có mưa kiểm tra xem cơng tắc hành trình mở, động chạy vào, sai ngắt động - Kết thúc chương trình 3.4.2.Lưu đồ chương trình chết độ thủ cơng Hình 3.11 Lưu đồ giải thuật chương trình chế độ thủ cơng Giải thích lưu đồ: - Bắt đầu, kiểm tra nút nhấn có bấm hay khơng, , có bấm kiểm tra tiếp cơng tắc hành trình ngồi có mở, động chạy ra, sai ngắt động - Nếu khơng có bấm nút thì kiểm tra nút nhấn vào có bấm hay khơng, có kiểm tra cơng tắc hành trình ngồi mở, động chạy ra, sai ngắt động Nếu khơng có bấm kết thúc chương trình CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Kết khối Qua trình thiết kế phần cứng, chọn lựa linh kiện, em tiến hành kiểm tra kết nối module khối cho kết hình bên KHỐI HIỂN THỊ KHỐI CẢM BIẾN ĐỘNG CƠ KHỐI CTHT KHỐI KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHỐI NÚT NHẤN KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM Hình 4.1 Các khối mơ hình hệ thống mái che tự động 4.2 Kết hoạt động toàn hệ thống Sau kiểm tra module hoạt động ổn định Em tiến hành kết nối module linh kiện lại với thu sản phẩm Hình 4.2 Mơ hình hệ thống mái che tự động Hoạt động sản phẩm: - Khi cấp nguồn, mái che hoạt động chế dộ tự động, giá trị cảm biến hiển thị hình LCD liệu từ cảm biến, trạng thái động cơ, chế độ hoạt động mái che đưa lên Firebase Khi giá trị cường độ sáng lớn lux động hoạt động đưa mái che gặp công tắc hành trình dừng lại, ngược lại mái che đưa vào gặp công tắc hành trình dừng lại Khi có mưa mái che đưa gặp cơng tắc hành trình dừng lại, hết mưa mái che đưa vào gặp công tắc hành trình dừng lại - Khi nhấn nút mode chuyển mái che sang chế độ thủ công, giá trị cảm biến, trạng thái động cơ, chế độ hoạt động hiển thị cập nhật liên tục LCD Firebase Khi nhấn nút đưa mái che mái che chạy ngừng nhấn nút gặp cơng tắc hành trình ngừng lại Khi nhấn nút kéo mái che vào mái che kéo vào ngừng nhấn nút gặp cơng tắc hành trình mái che dừng lại - Muốn chuyển chế độ hoạt động mái che cần nhân nút Mode Để mô tả rõ hoạt động sản phẩm em có đính kèm video clip CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Với hỗ trợ tận tình từ giáo viên hướng dẫn hoàn thành mục tiêu đề thiết kế thi cơng mơ hình mái che tự động Trong trình thực hiện, gặp khơng khó khăn từ phần cứng đến phần mềm Mặc dù gặp khơng khó khăn chúng em cố gắng nghiên cứu vượt qua tích lũy cho số kinh nghiệm mới, kiến thức để hoàn thành đề tài 5.2 HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.2.1 Hạn chế - Chi phí phần cứng cịn cao Hệ thống có độ trễ vừa phải Mơ hình tự tạo nên độ xác với thực tế thấp 5.2.2 Hướng phát triển - Cải thiện thuật tốn để mơ hình hồn thiện Trang bị thêm thiết bị khác đèn để chiếu sáng Có thể điều khiển ứng dụng điện thoại Web Để khắc phục nhược điểm nêu ra, tăng tốc độ xử lý đạt kết xác cao cần phải thay khối xử lý trung tâm máy tính nhúng thiết kế tảng máy tính trí tuệ nhân tạo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://datasheetspdf.com/pdf-file/866421/Qingyuninnovative/LCM1602A/1 [2] https://docs.rs-online.com/6d12/0900766b815ca93d.pdf [3] http://www.handsontec.com/dataspecs/L298N%20Motor%20Driver.pdf [4] http://www.farnell.com/datasheets/1685049.pdf fbclid=IwAR03FjYZ7WX7Ie1SD465GBz9e77KqNeuoHaBTpiJZCC9nhxv_ RTXU-6CgHg [5] https://www.openhacks.com/uploadsproductos/rain_sensor_module.pdf [6] https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/download/338083/ROHM/BH1750FVI.html [7] https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/download/117488/VISHAY/TEMT6000.html [8] https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/197543/MICROCHIP/PIC16F887.html [9] https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom32_datasheet_en.pdf [10]https://thanhtukgc.blogspot.com/2020/12/cam-bien-mua-va-ung-dung-vaoviec- ong.html? fbclid=IwAR3suHQTGx3Tnhf2xrnJe_vtNU4yIphd3bNog7bAGsa3ks0 9YSIIsk46Ksw PHỤ LỤC CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM Trong đề tài em sử dụng phần mềm Arduino IDE để lập trình giải vấn đề Hình i: Giao diện phần mềm Arduino IDE Giao diện phần mềm Arduino IDE có nhiều phần, nhiên ý đến phần quan trọng nêu hình Chức phần sau: - 1: Menu lệnh: Dùng để thêm thư viện, lưu, tạo project mới,… - 2: Nút kiểm tra chương trình (built): Dùng để kiểm tra xem chương trình viết có lỗi khơng Nếu chương trình bị lỗi phần mềm Arduino IDE hiển thị thông tin lỗi vùng thông báo thông tin - 3: Nút nạp chương trình xuống board Arduino: Dùng để nạp chương trình viết xuống mạch Arduino Trong trình nạp, chương trình kiểm tra lỗi trước sau thực nạp xuống mạch Arduino - 4: Vùng lập trình: Vùng để người lập trình thực việc lập trình cho chương trình CHƯƠNG TRÌNH ... thống mái che tự động Hoạt động sản phẩm: - Khi cấp nguồn, mái che hoạt động chế dộ tự động, giá trị cảm biến hiển thị hình LCD liệu từ cảm biến, trạng thái động cơ, chế độ hoạt động mái che đưa... mát, khơng có mưa mái che tự động vào; có trời mưa mái hiên tự động che Như thế, người sử dụng không cần phải tự quay kéo cách sơ sài trước Và với nhu cầu tìm hiểu hệ thống tự động ứng dụng sống,... hết mưa mái che thu lại - Phát có nắng mái che kéo ra, khơng có nắng mái che thu lại - Có hình hiển thị trạng thái động trạng thái thời tiết - Có nút nhấn để điều khiển động kéo mái che - Có