4.3.3.1. Chức năng chính:
Vấn đề hỏa hoạn xảy ra ngày một nhiều gây ra nhiều gây ra nhiều thiệt hại về người và của. Module nhiệt độ, độ ẩm, khói, khí dễ cháy hoạt động để khắc phục tình trạng đó tốt nhất có thể. Với một số chức năng giúp người dùng có thể phát hiện nguy cơ cháy nổ sớm nhất và đồng thời module này cũng tích hợp thêm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để có thể giám sát sự thay đôi của môi trường. Chức năng chính của module:
- Giám sát nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khói, nồng độ khí CO.
- Báo động qua Sim cho người đăng ký nhận cuộc gọi, còi báo động.
- Tích hơp app Home Assistant để giám sát từ xa qua điện thoại/máy tính bảng. - Kết nối thông qua MQTT.
- Cơ chế nhóm trực tiếp với các thiết bị cùng loại trong mạng MQTT.
53
Hình 4.22: Sơ đồ khối Module báo cháy, nhiệt độ, độ ẩm
Khối xử lý trung tâm: Đóng vai trò nhận tín hiệu từ khối thu, xử lí tín hiệu đó và
gửi tín hiệu lên cho bộ điều khiển trung tâm để vận hành khối phát. Dữ liệu được lấy từ khối đọc và khối phát do bộ điều khiển trung tâm giám sát và điều khiển.
Khối nguồn: Cung cấp nguồn để các thiết bị hoạt động trong hệ thống.
Khối phát: Dùng để truyền tín hiệu đã qua xử lý từ khối xử lý trung tâm đến các
thiết bị ngoại vi.
Khối đọc dữ liệu: đọc các thông số từ các cảm biến truyền về khối xử lý trung
tâm để xử lý.
a) Khối xử lí trung tâm của thiết bị
Sau quá trình tìm hiểu về các thiết bị điều khiển cho module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, khói và khí gas nhóm quyết định chọn module NodeMCU ESP-8266 để làm bộ xử lý trung tâm cho thiết bị này. Với đặc điểm có thể tích hợp nhiều ngoại vi với các chân I/O cần thiết, có thể thu và phát wifi phù hợp giao tiếp với bộ điều khiển trung tâm (rasberry).
Khối xử lí trung tâm NodeMCU ESP-8266
Khối phát Khối đọc dữ liệu Khối nguồn
54
Hình 4.23: NodeMCU ESP8266
b) Khối đọc tín hiệu
Khối đọc tín hiệu trong thiết bị này đảm nhận việc đọc giá trị độ ẩm, nhiệt độ, khói và khí gas. Với yếu cầu này của thiết bị nhóm đã quyết định chọn 2 module: Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH11 và Module cảm biến khí gas MQ-2
1. Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH22
Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH22. DHT22 là cảm biến ngõ ra số, mức điện áp hoạt động từ 3-5VDC, dòng cung cấp 0.5mA - 2.5mA phù hợp với dòng và áp ra của bộ xử lý trung tâm để module hoạt động bình thường.
Bảng 4.4: Nối chân giữa Module TDH22 và NodeMCU ESP8266.
NodeMCU ESP-8266 DHT22
5V VCC
GND GND
55
Hình 4.24: Nối chân giữa Module TDH22 và NodeMCU ESP8266.
2. Module cảm biến khí gas MQ-2
Thứ hai, Module cảm biến khí gas MQ-2. MQ-2 mức điện áp hoạt động từ 5VDC, dòng cung cấp 0.5mA - 2.5mA phù hợp với dòng và áp ra của bộ xử lý trung tâm để module hoạt động bình thường. Đồng thời phạm vi phát hiện rộng, tốc độ phản hồi nhanh, độ nhạy cao và đặc biệt ổn định hoạt động trong thời gian dài.
Bảng 4.5: Nối chân giữa Module MQ-2 và NodeMCU ESP8266.
NodeMCU ESP-8266 MQ-2
5V VCC
GND GND
56
Hình 4.25: Nối chân giữa Module MQ-2 và NodeMCU ESP8266.
c) Khối phát tín hiệu
Với thiết bị này khi có khi gas vượt quá ngưỡng thì sẽ báo động và gửi tin nhắn về cho điện thoại nên khối phát tín hiệu ở đây sẽ là chuông báo và module sim800l.
Bảng 4.6: Nối chân giữa Module chuông báo và NodeMCU ESP8266.
NodeMCU ESP-8266 Chuông báo
GND GND
D7 VCC
Bảng 4.7: Nối chân giữa Module Sim800L và NodeMCU ESP8266.
NodeMCU ESP-8266 Sim800L
5V VCC
GND GND
D1 RX
57
Hình 4.26: Sơ đồ nối chân giữa Module MQ-2 và chuông báo với NodeMCU
ESP8266.
d) Khối nguồn
Về nguồn cấp cho mạch hoạt động thì nhóm không thiết kế nguồn nuôi riêng mà dùng trực tiếp nguồn điện gia đình. Thông qua bộ adapter để cung cấp đủ nguồn nuôi mạch hoạt động theo yêu cầu thì cần phải cấp nguồn 5V, dòng trung bình khoảng 200mA. Nên chúng ta sẽ chọn adapter có ngõ ra 5V - 0.5A Khi sử dụng chỉ cần cấm điện và sử dụng.
4.3.3.3. Sơ đồ nguyên lí mạch
58
4.3.3.4. Phần cứng và lắp đặt
Vỏ của thiết bị
Hình 4.28: Mô hình vỏ đế của thiết bị
Nắp đậy
Hình 4.29: Mô hình nắp đậy của thiết bị
Lỗ module cảm biến nhiệt dộ Lỗ module MQ-2 Lỗ led
59 Mô hình lắp ráp thiết bị
Hình 4.30: Lắp ráp thiết bị cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, khói và khí gas
Mô phỏng
60