• 4.1 Thiết kế
• 4.1.1 Yêu cầu thiết kế
Thực trạng nhu cầu với sự phát triển của kinh tế, xã hội, nhu cầu về việc điều khiển thiết bị từ xa qua điện thoại hay máy tính, tiện ích cho sự di chuyển đi lại của mỗi người do bận rộn, lười biếng hoặc do quên tắt thiết bị mỗi khi rời đi. Bài toán đặt ra để đáp ứng nhu cầu của mỗi người về một căn phòng thông minh, có thể điều khiển các thiết bị thường được sử dụng như đèn, quạt, máy lạnh, TV. Có thể điều khiển thông qua App điện thoại hoặc máy tính cá nhân.
Mô hình điều khiển đóng ngắt thiết bị được thiết kế với các chức năng như sau: • Điều khiển các thiết bị từ xa và biết được trạng thái của các thiết bị. • Tự động bật tắt thiết bị chủ động, hẹn giờ bật tắt các thiết bị.
• 4.1.2 Sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán • 4.1.2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối • 4.1.2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối
Hình 1. 19 Sơ đồ khối hệ thống
Khối giao diện Web Khối đầu ra công suất Khối vi điều khiển Khối nguồn
• Khối giao diện Web: ứng dụng trên điện thoại để giám sát và điều khiển thiết bị. • Khối vi điều khiển: Tạo ra lệnh điều khiển, điều khiển hoạt động của hệ thống và nhận tín hiệu từ các khối khác gửi về và gửi tín hiệu điều khiển ngược lại.
• Khối nguồn: cấp nguồn cho toàn mạch.
• Khối đầu ra công suất: Đóng ngắt các tiếp điểm theo sự điều khiển của ngõ ra vi điều khiển để điều khiển thiết bị điện áp cao (220V). Cách ly giữa mạch công suất và mạch điều khiển.
Như đã nói ở trên là việc mô phỏng bật tắt điện AC 220 trên điện DC nên khối relay bật tắt được thiết kế có thêm opto cách ly nguồn. Khi có tín hiệu điện từ vi điều khiển xuất ra chân của opto thì ngay lập tức tran c1815 sẽ được mở và cuộn hút của relay sẽ hoạt động. relay ở đây coi như một công tắc.
Hình 1. 20 Sơ đồ khối Relay
• 4.1.2.2 Lưu đồ thuật toán
Nguyên lý làm việc: Vi điều khiển đọc giá trị trả về của thiết bị. Cho hiển thị các thông số và tình trạng thiết bị lên giao diện app blynk. Khi bật tắt thiết bị qua app blynk hay nút nhấn, vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu từ app và thực hiện đóng mở rơ le để bật, tắt thiết bị.
Khi thực hiện xong các yêu cầu bật tắt thiết bị, vi điều khiển cũng sẽ thực hiện gửi tín hiệu lên giao diện web để thay đổi trạng thái trên web.
Hình 1. 21 Lưu đồ thuật toán
• 4.1.2.3 Thiết kế mạch nguyên lý trên ALTIUM
Bắt đầu
Kết nối internet và đọc dữ liệu app
Nhận tín hiệu điều khiển tử app, nút nhấn
Tín hiệu điều khiển thiết bị High
Tắt thiết bị Low
Bật thiết bị
Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống
Hình 1. 22 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống
Hình 1. 23 Mạch in
4.2 Thi công hệ thống 4.2.1 Thi công mạch
Phần này là quá trình thi công PCB, lập trình, lắp ráp phần cứng và test mạch. Bên cạnh đó là hình vẽ được chụp từ mô hình thực tế của hệ thống, hình chụp các kết quả chạy của hệ thống.
Chuẩn bị vật liệu: Một cây thước, một cây kéo, một dao cắt mạch, một bàn ủi quần áo, giấy nhám làm nhám board đồng để mực dễ dính vào, một cây bút vẽ mạch để vẽ lại đường mạch nếu trong quá trình ủi bị đứt đường mạch, chì hàn, một mỏ hàn, một bộ khoan, thuốc rửa mạch (axit), nhựa thông để làm cho mạch in bóng và chống oxi hóa cho lớp đồng, chậu rửa, một kìm bấm chân linh kiện, một VOM để đo thông mạch và một số dụng cụ cần thiết khác.
Dựa vào sơ đồ khối đã thiết kế ở trên. In mạch vào giấy in chuyên dụng, sau đó cắt board đồng vừa với mạch in áp vào mặt có mực in của giấy, giữ thật chặt, để bàn ủi ở chế độ nóng nhất rồi ủi lên mặt sau của tờ giấy in cho đến khi mực in thấm ra mặt sau của giấy thì dừng. (Lưu ý: tránh trường hợp ủi quá lâu sẽ làm hỏng mạch). Sau đó để 2-3 phút cho nguội rồi bóc lớp giấy in ra một cách nhẹ nhàng để tránh bị đứt các đường mạch, nếu đường mạch bị đứt, dùng bút vẽ mạch vẽ lại những đường mạch bị đứt. Tiếp theo, ngâm với thuốc rửa (axit) cho đến khi lớp đồng còn lại bị mất hết. Sau đó rửa sạch lớp mực, ta được board mạch hoàn chỉnh. Sau đó quét một lớp nhựa thông
lỏng lên bề mặt đồng vừa rửa để bảo vệ khỏi oxi hóa. Dùng VOM đo xem mạch có thông nhau không, nếu có lỗi thì hàn lại cho thông mạch.
Lắp ráp và kiểm tra: Sau khi đã hoàn thành phần mạch in ta bắt tay vào khoan lỗ, lắp linh kiện để hàn. Kiểm tra nếu có bị đứt dây thì ta dùng dây điện nối lại.
Hình 1. 24 Mạch vi điều khiển đã thi công