Hình 3 .11Động cơ Servo SG90 9g Micro
Hình 3.15 Cảm biến chuyển động
Mô tả:
Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HC-SR501 được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại (con người, con vật, các vật phát nhiệt,...), cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoài ra cảm biến cịn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn.
Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 tại Hshop.vn có cảm biến, thấu kính và board mạch chất lượng tốt cho độ nhạy và độ bền cao nhất.
Thơng số kỹ thuật:
• Sử dụng điện áp: 4.5-12V DC. • Đầu ra: 0-3.3V.
• Thứ tự chân: Vcc OUT GND. • 2 chế độ hoạt động:
+ (L) khơng lặp lại kích hoạt.
+ (H) lặp lại kích hoạt.
• Thời gian trễ: điều chỉnh trong khoảng 4-200 giây. • Kích thước PCB: 32mmx24mm.
• Góc quét: <100 độ.
• Sử dụng cảm biến: 500BP. • Khoảng các phát hiện: 2-4.5m.
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22
Hình 3.16: Cảm biến DHT22
Mơ tả:
DHT22 là một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm kỹ thuật số cơ bản chi phí thấp. Nó sử dụng một cảm biến độ ẩm điện dung và một thermistor để đo khơng khí xung quanh, và nhổ ra một tín hiệu số trên pin dữ liệu (khơng có đầu vào pins tương tự cần thiết). Nó khá đơn giản để sử dụng, nhưng đòi hỏi thời gian cẩn thận để lấy dữ liệu. Nhược điểm thực sự duy nhất của cảm biến này là bạn chỉ có thể nhận được dữ liệu mới từ nó một lần mỗi 2 giây, vì vậy khi sử dụng thư viện của chúng tôi, đọc cảm biến có thể lên tới 2 giây.
Thơng số kỹ thuật:
đến 5V điện và I/O.
2.5 mA tối đa hiện tại sử dụng trong quá trình chuyển đổi (trong khi yêu cầu dữ liệu).
Tốt với độ đọc từ 0-100% độ chính xác với độ chính xác 2-5%. Tốt cho -40 đến 80 ° C đọc nhiệt độ ± 0,5 ° C chính xác.
Cảm biến khói, khí gas MQ2
Hình 3.17: Cảm biến khói, khí ga MQ-2
Mơ tả:
Cảm Biến Khí Gas MQ2 sử dụng để phát hiện khí gas trong mơi trường.
Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể điều chỉnh được bằng biến trở.
Cảm biến MQ2 có thể phát hiện khí gas, metan, butan, LPG, khói.
Thơng số kỹ thuật:
Nguồn hoạt động: 5V. Loại dữ liệu: Analog. Phạm vi phát hiện rộng.
Tốc độ phản hồi nhanh và độ nhạy cao. Mạch đơn giản.
Cảm biến mưa
Hình 3.18: Cảm biến mưa Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:
+ Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời + Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0.
Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V-12V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V). Mạch hoạt động với nguồn 5V.
3.5 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP ĐƯỢC SỬ DỤNG
Chuẩn giao tiếp UART
Hình 3.19: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ
UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1 đường phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu, khơng có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng bộ. Để truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud...
Chuẩn giao tiếp SPI
SPI là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất. Đây là kiểu truyền thơng Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thơng và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave. SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời. SPI đơi khi được gọi là chuẩn truyền thơng “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK, MISO, MOSI và SS .
Hình 3.20: Giao tiếp SPI
Chuẩn giao tiếp I2C
I2C là 1 chuẩn truyền nối tiếp theo mơ hình chủ – tớ. Một thiết bị chủ có thể giao tiếp với nhiều thiết bị tớ. Muốn giao tiếp với thiết bị nào, thiết bị chủ phải gửi đúng địa chỉ để kích hoạt thiết bị đó rồi mới được phép ghi hoặc đọc dữ liệu.
3.6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT (PHẦN MỀM)
Google Assistant
Google Assistant là một trợ lý cá nhân ảo được phát triển bởi Google và được giới thiệu tại hội nghị nhà phát triển của hãngvào tháng 5 năm 2016. Khơng giống như Google Now, Google Assistant có thể tham gia các cuộc trị chuyện hai chiều.
Hình 3.22: Logo Google Assistant.
Người dùng chủ yếu có thể tương tác với Google Assistant qua giọng nói tự nhiên, hoặc có thể nhập qua bàn phím. Các chức năng cơ bản của nó cũng tương tự như Google Now, như tìm kiếm trên Internet, đặt sự kiện trên lịch và báo thức, điều chỉnh cài đặt phần cứng trên thiết bị người dùng và hiển thị thông tin từ tài khoản Google của người dùng.
Nhóm dùng Google Assistant để điều khiển Blynk Cloud. Người dùng nói trực tiếp vào Google Assistant được liên kết với Blynk Cloud thông qua công cụ IFTTT. Hiện nay, có thể tải Google Assistant trên các hệ điều hành Android, IOS, Window.
Công cụ IFTTT (IF This…Then That)
Hình 3.23: Logo IFTTT.
Đây là một dịch vụ web trung gian. Nó đứng giữa hai dịch vụ để thực hiện một tác vụ khi một điều kiện nào đó xảy ra, bởi vậy mới có cái tên If this (nếu điều này xảy ra) then that (thì làm việc kia). Tồn bộ hoạt động của IFTTT dựa hết vào nguyên lý này, và cứ mỗi một lệnh IFTTT thì được gọi là một "cơng thức", hay recipe. Để sử dụng được IFTTT, trước hết hãy truy cập vào trang web IFTTT.com và đăng kí cho mình một tài khoản miễn phí. Dịch vụ này cũng có một ứng dụng trên apps store hoặc CH play.
Hình 3.24: Giao diện IFTTT.
Tiếp theo chọn New Applet, click vào This, tìm Google Assistant.
Hình 3.25: Tạo This cho IFTTT.
Chọn Say a simple phrase, điền các thông tin để kết nối và điều khiển That, click create Trigger. Tiếp theo click That, tìm kiếm webhooks. Và thế ta đã tạo được một tác động. Cứ thế, có bao nhiêu tác động trực tiếp trên webhooks thì ta tạo bấy nhiêu tác động với Google Assistant.
CHƯƠNG 4: QUI TRÌNH THIẾT KẾ
4.1 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG
4.1.1 Yêu cầu thiết kế
Đề tài: “Mơ hình nhà thơng minh dùng arduino và ESP8266” bao gồm: Hệ thống có các chức năng sau đây:
• Hệ thống chính là cửa được đóng mở bằng qt thẻ RFID. Khi người dùng quét thẻ thì hệ thống sẽ kiểm tra xem thẻ đó có được cho phép mở cửa hay khơng, nếu có thì cửa sẽ được mở cịn ngược lại thì hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo sai thẻ bằng cách hiển thị lên LCD .
• Ngồi ra, người dùng có thể thêm thẻ, xóa thẻ bằng cách sử dụng thẻ master đã được cài đặt trong code chương trình.
• Hệ thống cịn có một số các cảm biến như: DHT22 để đo nhiệt độ, độ ẩm của mơi trường xung quanh, cảm biến khói, khí gas MQ2 để phịng tránh cháy nổ, cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR-HC-SR501 dùng phát hiện có người chuyển động trong khu vực nhất định…Quang trở LDR dùng hỗ trợ tự động bật tắt đèn hành lang khi trời tối.
• Ngồi ra, cịn có động cơ DC giảm tốc kết hợp với mạch điều khiển động cơ L298 để làm giàn phơi thơng minh.
• Hệ thống các đèn phịng khách, phòng ngủ, bếp được điều khiển tắt bật bằng app Blynk trên điện thoại hoặc bằng giọng nói với sự hỗ trợ của google assistant.
Phần cứng gồm các phần quan trọng như sau: vi điều khiển (Arduino Uno, ESP8266), thiết bị để điều khiển (đèn, động cơ…) và linh kiện cảm biến. Chúng ta sẽ kết hợp các phần này lại với nhau để tạo nên một khối thống nhất. Phần đi dây từ vi điều khiển ra các linh kiện, ta sẽ sử dụng Test Board hàn.
4.1.2 Phân tích
Chúng ta sẽ có 3 phương án để kết nối các phần cứng lại với nhau: làm mạch in, cắm trên Test Board thường, và hàn trên Test Board hàn.
Sau khi suy nghĩ về các ưu điểm nhược điểm và đối chiếu với tính chất của đề tài này, em đã chọn phương án là hàn trên Test Board hàn. Vì với phương án này có rất nhiều ưu điểm như sau:
+ Vì đây là đề tài cần được phát triển và mở rộng hơn nữa, nên việc dùng Test Board thì dễ dàng bổ sung thêm chức năng mới cho đề tài. Việc sữa chữa và nâng cấp đề tài cũng trở nên thuận tiện hơn.
+ Việc kết nối các linh kiện với nhau cũng dễ hơn.
+ Do chúng ta cũng phải hàn thật chắc chắn để kết nối các linh kiện với nhau, nên không lo mạch bị hở. Do đó vẫn đảm bảo tính ổn định cho toàn hệ thống.
4.1.3 Sơ đồ khối tổng quát