ĐỒ án tốt NGHIỆP thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông minh

Nhiệm vụ thiết kế: − Thiết kế các hệ thống hoạt động tự động dựa theo cảm biến − Thiết kế webserver điều khiển, giám sát thiết bị − Thiết kế mô hình nhà thông minh thực nghiệm 3... Một

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Sơn

Bộ môn: Thiết bị điện – Điện tử

HÀ NỘI, 11/2021

Chữ ký của GVHD

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Chuyên ngành: Thiết bị điện - Điện tử

1 Đề tài Đồ án tốt nghiệp:

Thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông minh

2 Nhiệm vụ thiết kế:

− Thiết kế các hệ thống hoạt động tự động dựa theo cảm biến

− Thiết kế webserver điều khiển, giám sát thiết bị

− Thiết kế mô hình nhà thông minh thực nghiệm

3 Ngày nộp quyển: 03/03/2022

Phùng Anh Tuấn Nguyễn Thanh Sơn

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện – Điện tử, đặc biệt là giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo để em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Do thời gian và kiến thức còn nhiều hạn chế, đề tài của em sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong thầy cô góp ý, chỉnh sửa để có thể hoàn thiện hơn

Tóm tắt nội dung đồ án

Đồ án này trình bày thiết kế mô hình nhà thông minh với các thiết bị có khả năng

điều khiển tự động, tương tác với nhau và có thể giám sát, điều khiển từ xa thông

qua Internet Để thực hiện, em đã tìm hiểu tổng thể về hệ thống nhà thông minh,

sau đó lựa chọn các thiết bị để xây dựng mô hình, tiếp đến tiến hành mô phỏng

và hoàn thiện mô hình Nhờ các công cụ hỗ trợ bao gồm phần mềm “Arduino IDE, Proteus” và phần cứng có các thiết bị như: Bo mạch Arduino Uno, Esp8266… đồ án đã đạt được kết quả được đúng với mục tiêu đặt ra Đồ án này

có tính thực tế cao dựa trên nhu cầu công nghệ, yêu cầu về tính năng an toàn và khả năng giám sát tình trạng hoạt động thiết bị của người dùng Sau khi hoàn thành đồ án, em đã tiếp thu được nhiều kiến thức về cách xây dựng và quản lý nhà thông minh, cách kết nối hệ thống, lập trình điều khiển thiết bị, bên cạnh đó

em cũng có thêm kĩ năng tự đọc hiểu tài liệu tiếng anh, kĩ năng làm việc nhóm và

kí năng sử dụng các phần mềm,… Từ đó giúp em có thêm nhiều hiểu biết và

nhận thức về chuyên ngành, tự tin hơn sau khi tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Cao Văn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1

1.1 Tổng quan về nhà thông minh dựa trên IoT 1

1.2 Lợi ích của hệ thống nhà thông minh 2

1.3 Hạn chế của các hệ thống nhà thông minh hiện nay 2

1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh 3

1.4.1 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới 3

1.4.2 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam 4

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ TỔNG QUAN MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH 6

2.1 Lựa chọn hướng thiết kế 6

2.2 Kết cấu ngôi nhà và chức năng 6

2.2.1 Kết cấu 6

2.2.2 Chức năng 7

2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 7

2.4 Giới thiệu vi điều khiển Arduino 7

2.4.1 Giới thiệu chung 7

2.4.2 Arduino Uno R3 8

2.4.3 Arduino Mega 2560 10

2.4.4 Arduino Ethernet Shield W5100 12

2.4.5 ESP8266 13

2.5 Giới thiệu về các loại cảm biến 14

2.5.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 14

2.5.2 Cảm biến chuyển động HC-SR501 16

2.5.3 Cảm biến khí Gas MQ2 17

2.5.4 Module cảm biến ánh sáng 18

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO NHÀ THÔNG MINH 19

3.1 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong cơ cấu chấp hành 19

3.1.1 Quạt tản nhiệt DC brushless 8025 19

3.1.2 Còi chip 5V 9,5x12mm 19

3.1.3 Động cơ servo MG90S 20

3.2 Các module thiết bị sử dụng trong mô hình và chức năng 21

3.2.1 Hệ thống bật/tắt quạt dựa trên nhiệt độ, độ ẩm 21

3.2.2 Hệ thống cảnh báo khí gas 22

3.2.3 Hệ thống bật/tắt đèn dựa trên cảm biến ánh sáng 23

3.2.4 Hệ thống mở cửa theo cảm biến chuyển động 24

3.2.5 Hệ thống bật/tắt thiết bị bằng nút nhấn 25

CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH BẰNG WEB SERVER THÔNG QUA INTERNET 26

4.1 Mạng Internet 26

4.2 Địa chỉ IP 27

4.3 Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bằng webserver qua internet 27

4.4 Nguyên lý điều khiển truyền nhận dữ liệu 28

4.4.1 Nguyên lý điều khiển – Truyền nhận dữ liệu sử dụng ESP8266 28 4.4.2 Nguyên lý điều khiển – Truyền nhận dữ liệu sử dụng Ethernet Shield 28 4.4.3 Ví dụ về điều khiển, giám sát thiết bị bằng Webserver 29

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 35

5.1 Mô hình thực tế 35

5.2 Giao diện webserver giám sát và điều khiển 43

5.3 Kết quả điều khiển một số thiết bị 44

5.4 Kết quả đạt được 45

CHƯƠNG 6 NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH DỰA TRÊN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO 46

6.1 Giới thiệu chung 46

6.2 Nguyên lý xây dựng mô hình nhà thông minh 46

6.3 Các bước để xây dựng mô hình nhà thông minh dựa trên AI 47

6.4 Nhận dạng hoạt động hằng ngày sử dụng mạng nơ ron BP 48

6.4.1 Thu thập dữ liệu 48

6.4.2 Xác định lớp đầu vào và đầu ra 50

6.4.3 Xác định số lớp ẩn 50

6.4.4 Kết quả 51

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 52

7.1 Kết luận 52

7.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 52

PHỤ LỤC 55

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Một ví dụ cấu trúc nhà thông minh [1] 1

Hình 1.2 Mô hình Smart home của công ty Compro Technology [2] 4

Hình 1.3 Mô hình Smart home của công ty IEI Integration [2] 4

Hình 1.4 Mô hình Smart home Eco-Future-World [2] 4

Hình 1.5 Mô hình Smart home của BKAV [2] 5

Hình 1.6 Mô hình Smart home của Lumi [2] 5

Hình 2.1 Các chức năng của nhà thông minh 7

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà thông minh 7

Hình 2.3 Hình ảnh vi điều khiển Arduino [3] 8

Hình 2.4 Hình ảnh Arduino Uno R3 [4] 9

Hình 2.5 Hình ảnh Arduino Mega 2560 [5] 11

Hình 2.6 Hình ảnh Arduino Ethernet Shield W5100 [6] 13

Hình 2.7 Hình ảnh ESP8266 [7] 13

Hình 2.8 Sơ đồ các chân ESP8266 [7] 14

Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 [8] 14

Hình 2.10 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong DHT11 [8] 15

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến độ ẩm bên trong DHT11 [8] 15

Hình 2.12 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9] 16

Hình 2.13 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9] 16

Hình 2.14 Cảm biến khí gas MQ2 [10] 17

Hình 2.15 Sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ2 [10] 17

Hình 2.16 Module cảm biến ánh sáng [11] 18

Hình 3.1 Quạt tản nhiệt DC brushless 8025 [12] 19

Hình 3.2 Còi chip 5V 9,5x12mm [13] 19

Hình 3.3 Động cơ servo MG90S [14] 20

Hình 3.4 Sơ đồ chân Servo MG90S [14] 21

Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống bật/tắt quạt theo nhiệt độ, độ ẩm 21

Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống cảnh báo khí gas 22

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống bật/tắt đèn theo cảm biến ánh sáng 23

Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống mở cửa theo cảm biến chuyển động 24

Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống bật/tắt thiết bị bằng nút nhấn 25

Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát và điều khiển 27

Hình 4.2 Sơ đồ truyền tín hiệu từ cơ cấu chấp hành đến Webserver sử dụng ESP8266 28

Hình 4.3 Sơ đồ truyền tín hiệu từ Webserver đến cơ cấu chấp hành sử dụng ESP8266 28

Hình 4.4 Sơ đồ truyền tín hiệu từ Webserver đến cơ cấu chấp hành sử dụng

Ethernet 29

Hình 4.5 Sơ đồ truyền tín hiệu từ cơ cấp chấp hành đến Webserver sử dụng Ethernet 29

Hình 4.6 Sơ đồ kết nối thiết bị 29

Hình 4.7 Giao diện Web điều khiển sử dụng ESP8266 34

Hình 4.8 Giao diện khi bật Relay 1 và Relay 2 34

Hình 4.9 Relay 1 và Relay 2 đang được bật 34

Hình 5.1 Mô hình nhà thực tế 35

Hình 5.2 Mô hình nhà thực tế 35

Hình 5.3 Sơ đồ mạch điện mô hình nhà thực tế 36

Hình 5.4 Giao diện webserver ban đầu 44

Hình 5.5 Bật quạt khi độ ẩm cao 44

Hình 5.6 Bật đèn khi trời tối 44

Hình 5.7 Cửa mở khi có chuyển động 44

Hình 5.8 Còi báo động khi nồng độ khí Gas cao 45

Hình 6.1 Mạng nơ ron BP 3 lớp [15] 48

Hình 6.2 Ví dụ về tập dữ liệu của hoạt động Night_wandering [15] 50

Hình 6.3 Kết quả cho mỗi hoạt động [15] 51

DANH MỤC HÌNH VẼ

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 [4] 9Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduinno Mega 2560 [5] 11Bảng 2.3 Chân RX, TX ứng với cổng Serial tương ứng [5] 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH

1.1 Tổng quan về nhà thông minh dựa trên IoT

Ngày nay, sự phổ biến rộng rãi của các thiết bị thông minh với cảm biến nhúng

và giao diện không dây đã tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóng của Internet of Things (IoT) IoT đóng một vai trò đáng kể trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và phát triển nền kinh tế thế giới Nó tạo điều kiện cho kết nối toàn cầu qua các đối tượng vật lý trên toàn thế giới (ví dụ: cảm biến, điện thoại thông minh, xe cộ, thiết bị) để phục vụ mọi người theo cách cộng tác tự động và thông minh IoT giúp nhiều thứ khác nhau sẽ được kết nối và sẽ được kiểm soát trên Internet Các lĩnh vực ứng dụng của IoT bao gồm nhà thông minh, chăm sóc sức khỏe thông minh, lưới điện thông minh, giao thông thông minh, thành phố thông minh, tự động hóa công nghiệp và giám sát Trong số các ứng dụng IoT khác nhau, thiết kế của Nhà thông minh (Smart Home) đã thu hút sự chú ý lớn nhất vì nó liên quan nhiều hơn đến cuộc sống của con người

Một ngôi nhà thông minh có thể được định nghĩa theo nhiều cách Một định nghĩa nhà thông minh là ngôi nhà có hệ thống tự động bao gồm các cảm biến và

bộ điều khiển thiết bị để cung cấp một hệ thống tiện nghi, thông minh và an toàn nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống và kiểm soát các thiết bị gia dụng một cách

dễ dàng, đặc biệt là đối với người già và người tàn tật Hệ thống tự động hóa nhà thông minh như thể hiện trong Hình 1.1 có thể cung cấp giao diện giữa điện thoại thông minh hoặc máy tính cá nhân với thiết bị gia dụng, thông qua giao diện giao tiếp không dây Bluetooth và Wi-Fi

Hình 1.1 Một ví dụ cấu trúc nhà thông minh [1]

Nhà thông minh là một thành phần chính của "Internet of Things", trong đó mọi thứ đều có địa chỉ IP được chỉ định, có thể được giám sát và truy cập từ xa, từ bất

kỳ đâu vào bất kỳ lúc nào Đó là cách mà các thiết bị gia dụng và các thiết bị khác được kết nối internet để kiểm soát tất cả các khía cạnh của ngôi nhà thông

minh Trong nhiều thập kỷ, các hệ thống nhà thông minh chỉ là chiếu sáng và điều khiển thiết bị đơn giản Gần đây, công nghệ đang cho phép kiểm soát hoàn toàn nhà thông minh từ bất kỳ đâu để ý tưởng về “thế giới kết nối” trở thành hiện thực Ngôi nhà thông minh có thể điều khiển một thiết bị hoạt động như thế nào, tại sao và khi nào thiết bị sẽ hoạt động Nó mang lại sự tiện lợi, dễ kiểm soát và tiết kiệm tiền Hơn nữa, hệ thống nhà thông minh có thể cảnh báo người dùng về các sự việc có thể xảy ra khi họ đi vắng như rò rỉ nước, rò rỉ khí gas, hỏa hoạn và đột nhập trái phép vào nhà của họ Tại bất kỳ thời điểm nào, người dùng có thể thực hiện bất kỳ thay đổi nào trong cài đặt của hệ thống tự động hóa dựa trên yêu cầu và mong muốn của mình bằng cách sử dụng ứng dụng điện thoại Android hoặc thiết bị điều khiển khác thông qua Internet

1.2 Lợi ích của hệ thống nhà thông minh

Một trong những lợi ích của hệ thống nhà thông minh là hệ thống điều khiển ánh sáng tiên tiến Người sử dụng không phải bật hoặc tắt các thiết bị điện theo cách thủ công nữa Ví dụ, khi người dùng bước vào phòng ngủ, có hai lựa chọn, hoặc đèn sẽ tự động bật và tắt sau khi người đó rời khỏi phòng hoặc người dùng có thể điều khiển việc bật/tắt từ ứng dụng bằng điện thoại thông minh của mình Độ sáng của đèn cũng có thể được kiểm soát để giảm điện năng tiêu thụ Bên cạnh

đó, người dùng có thể lựa chọn để điều chỉnh các điều kiện trong phòng dựa trên các chỉ số cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, v.v.) như điều khiển tốc độ của quạt từ ứng dụng di động hoặc tốc độ sẽ được tự động điều chỉnh dựa trên nhiệt độ phòng Bằng cách này, hiệu quả sử dụng năng lượng có thể được cải thiện vì khi các thiết bị điện tự động bật hoặc dễ dàng tắt khi không sử dụng, điều này sẽ tiết kiệm năng lượng hơn và giảm chi phí điện

Ngoài ra, người dùng có thể điều khiển các thiết bị điện và theo dõi tình trạng ngôi nhà từ bất kỳ đâu bằng cách sử dụng điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc máy tính xách tay Ví dụ, nếu người dùng quên tắt quạt hoặc các thiết bị khác và đã rời khỏi nhà, người dùng có thể tắt bằng thiết bị thông minh của mình Các cảm biến khói, carbon monoxide và cảm biến mức nước cũng có thể được lắp đặt để người dùng có thể biết được ngôi nhà của họ có bị ngập lụt hay không khí xung quanh có nguy hiểm hay không

Đối với hệ thống bảo mật, nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra, người dùng sẽ nhận được cảnh báo tại điện thoại của họ Người dùng sẽ không phải lo lắng nếu có kẻ gian cố gắng lẻn vào nhà vì họ có thể giám sát từ điện thoại của mình bằng cách

sử dụng cảm biến chuyển động và nếu phát hiện bất kỳ chuyển động nào, báo động sẽ được bật Hệ thống an ninh là phần quan trọng nhất để giữ cho ngôi nhà của chúng ta an toàn trước những kẻ xâm nhập Tất cả các thành phần của ngôi nhà thông minh như thông gió, sưởi ấm, điều hòa không khí, hệ thống chiếu sáng tập trung, thiết bị tự động và hệ thống an ninh có thể mang lại sự thoải mái và an toàn trong cuộc sống hàng ngày

1.3 Hạn chế của các hệ thống nhà thông minh hiện nay

Một trong những vấn đề chính của hầu hết các hệ thống nhà thông minh hiện tại

là chi phí thực hiện và bảo trì của chúng không phù hợp với túi tiền của hầu hết người dùng Hơn nữa, một số hệ thống hiện tại cung cấp chế độ theo dõi ngôi nhà

từ trang web, điều này gây bất tiện cho người dùng, những người phải truy cập Web mỗi lần họ muốn kiểm soát hoặc xem tình trạng ngôi nhà của mình Ngoài

ra, một số hệ thống nhà thông minh thiếu giao diện thân thiện với người dùng để giám sát và điều khiển các thiết bị Bên cạnh đó, có một số hạn chế trong các công nghệ truyền thông đã được sử dụng trong các hệ thống nhà thông minh hiện

có Ví dụ, phạm vi giao tiếp của Bluetooth được giới hạn trong 10 mét Nếu xa hơn 10 mét, kết nối sẽ bị mất và người dùng không thể điều khiển các thiết bị trong nhà Hay ZigBee được thiết kế cho các khu vực mạng cá nhân không dây tốc độ thấp với tốc độ dữ liệu 250Kb/s, không đủ tốc độ dữ liệu Một công nghệ truyền thông khác là “Global System for Mobile Communications” (hay còn gọi

là mạng 2G, 3G, 4G) có thể truy cập ở mọi nơi trên thế giới nhưng chi phí cao và tốc độ truyền dữ liệu thấp và hạn chế về phạm vi phủ sóng đối với các vùng nông thôn

Do đó, một hệ thống mới được đề xuất để khắc phục những hạn chế của hệ thống nhà thông minh hiện có là thiết kế và chế tạo hệ thống nhà thông minh dựa trên Wi-Fi cùng vi điều khiển Arduino Hệ thống này tiết kiệm chi phí và cho tốc độ truyền dữ liệu cao Hệ thống này phát triển để điều khiển tất cả các thiết bị điện tại nhà một cách dễ dàng và hiệu quả và cho phép điều khiển từ xa bằng cách kết hợp ứng dụng của IoT

1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh

1.4.1 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới

Đối với các ông lớn về công nghệ thì cuộc cánh mạng công nghệ 4.0 và công nghệ IoT được xem là cơ hội tỉ USD trên thị trường đầy tiềm năng này

Theo một thống kê của công ty nghiên cứu thị trường Statista thì vào năm 2020 giá trị thị trường của nhà thông minh (Smarthome) dự báo đạt tới 43 tỉ USD Con

số này tăng gấp 3 lần so với năm 2014 Xu hướng nhà thông minh được dự báo như một trong những ứng dụng công nghệ một cách toàn diện nhất vào cuộc sống

Hiện nay là thị trường Smarthome lớn nhất thế giới là Bắc Mỹ Với quy mô cũng như tính tiện nghi dành cho một ngôi nhà với 4 người, sẽ có thiết kế cơ bản với khả năng như: Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ thống camera an ninh, hệ thống giải trí…

Dưới đây là ví dụ về một ngôi nhà thông minh của một số nhà sản xuất tại Mỹ và Châu Âu, với tiêu chuẩn từ cơ bản đến cao cấp dành cho một gia đình:

Hình 1.2 Mô hình Smart home của công ty Compro Technology [2]

Hình 1.3 Mô hình Smart home của công ty IEI Integration [2]

Hình 1.4 Mô hình Smart home Eco-Future-World [2]

1.4.2 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam

Tại Việt Nam, theo dự báo của Statista (Đức), thị trường smart home sẽ đạt doanh thu 225,3 triệu USD vào năm 2021 và 330,4 triệu USD vào năm 2022 Tuy nhiên, trong báo cáo mới nhất, những số liệu này đã có sự thay đổi, vì những

ảnh hưởng trực tiếp của đại dịch Covid-19 Cụ thể, doanh thu smart home tại thị trường Việt Nam được dự đoán đạt 183,9 triệu USD vào năm 2021 và 251 triệu USD vào năm 2022 Với tốc độ tăng trưởng 25%/năm trong giai đoạn 2021-

2025, dự kiến đến năm 2025, tổng doanh thu thị trường smart home Việt Nam đạt 449,1 triệu USD Với khoảng 10,5% hộ gia đình trang bị smart home, Việt Nam trở thành thị trường smart home đứng thứ 28 trên toàn cầu

Tại Việt Nam, không đứng ngoài dòng chảy công nghệ về nhà thông minh, đã có rất nhiều nhà sản xuất cũ và mới tham gia thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đầu

là BKAV, Lumi Smarthome và WESMART Với đầy đủ các chức năng như các nhà sản xuất nước ngoài, lại thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam, hiện nay họ đang có một lợi thế không nhỏ so với các nhà sản xuất nước ngoài tại Việt Nam

Hình 1.5 Mô hình Smart home của BKAV [2]

Hình 1.6 Mô hình Smart home của Lumi [2]

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ TỔNG QUAN MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH 2.1 Lựa chọn hướng thiết kế

Nhà thông minh là một đề tài rộng và có nhiều vấn đề đặt ra Tùy theo mục đích

sử dụng của chủ nhân để thiết kế, một phần quan trọng trong hệ thống nhà thông minh là hệ thống điều khiển và giám sát Trước đây, nhà thông minh chỉ hoàn toàn nằm trong trí tưởng tượng cũng như trên phim ảnh Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, các giải pháp nhà thông minh ngày càng phong phú và thuận tiện hơn cho người sử dụng Từ ban đầu, nhà thông minh chỉ có các thiết bị điều khiển từ xa ở trong phạm vi ngôi nhà phục vụ cho một số nhu cầu của con người Tiếp theo là sự tự động hóa các thiết bị trong ngôi nhà với khả năng tự động điều chỉnh theo môi trường cũng như người sử dụng

Sau đó, với sự phát triển và lan rộng của mạng internet, người ta đưa ra giải pháp kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng internet và thêm vào các tiện ích như hệ thống đảm bảo an toàn, tính toán năng lượng sử dụng,… giúp chủ nhân có thể điều khiển thiết bị ở khoảng cách xa chứ không bó hẹp trong khuôn viên ngôi nhà nữa

Khả năng bảo mật an ninh cũng được đặt lên hàng đầu, vì đi cùng với kết nối internet là khả năng bị hack vào hệ thống nhằm chiếm quyền điều khiển cũng vì thế mà gia tăng Chủ nhân có thể sử dụng mật khẩu riêng để đăng nhập vào hệ thống cũng như ngôi nhà qua các hình thức như Passcode, bảo mật vân tay, bảo mật mống mắt… Đi kèm đó là khả năng cảnh báo đột nhập giúp gia chủ có thể phát hiện ra tại bất kì nơi đâu với kết nối Wifi/GPRS Và gần đây, xu thế điều khiển thiết bị bằng giọng nói cũng được thêm vào giải pháp xây dựng nhà thông minh, giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn mọi người trong nhà Trong tương lai, nhờ các thiết bị công nghệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo, ngôi nhà có thể phân biệt giọng nói từng thành viên và ghi nhớ thói quen của mỗi người trong gia đình

Hiện nay, ở Việt Nam, giải pháp xây dựng nhà thông minh với hệ thống điều khiển và giám sát thông qua internet vẫn phổ biến và phát triển hơn cả vì nó phù hợp với khả năng công nghệ và điều kiện kinh tế hiện có Do đó, em xin chọn thiết kế ngôi nhà thông minh theo giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong ngôi nhà thông qua mạng internet, mà cụ thể là mạng wifi trên một mô hình nhà thông minh quy mô nhỏ với các chức năng cơ bản như: cửa đóng/mở tự động, cảnh báo khí gas rò rỉ, đèn và quạt bật tự động theo người sử dụng và nhiệt độ môi trường…

2.2 Kết cấu ngôi nhà và chức năng

2.2.1 Kết cấu

Mô hình được thiết kế đơn giản với một phòng khách và một phòng ngủ có các thiết bị cơ bản như đèn, quạt, cửa và các cảm biến

- Hệ thống đóng/mở cửa tự động theo cảm biến chuyển động

- Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua giao diện Web

Hình 2.1 Các chức năng của nhà thông minh

2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà thông minh

- Khối thiết bị giám sát, điều khiển: Máy tính bảng, Laptop, điện thoại thông minh,…

- Khối mạng: Router Wifi, Arduino Ethernet Shield W5100, ESP8266

- Khối điều khiển: vi điều khiển Arduino Uno R3, Arduino Mega 2560

- Khối cảm biến: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động, khí gas

- Khối chấp hành: bóng đèn, quạt, điều hòa, cửa ra vào, còi báo động

2.4 Giới thiệu vi điều khiển Arduino

2.4.1 Giới thiệu chung

Arduino là nền tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, được sử dụng nhằm xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận tiện, dễ

dàng hơn Nền tảng mẫu này giống như một máy tính thu nhỏ, giúp người dùng lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần phải đến các công cụ chuyên dụng để phục vụ việc nạp code Phần mềm này tương tác với thế giới bên ngoài thông qua các cảm biến điện tử, đèn và động cơ

Cấu tạo của Arduino:

- Phần cứng Arduino là bảng mạch nguồn mở, cùng bộ vi xử lý và chân đầu vào/ đầu ra (I/ O) để liên lạc, điều khiển các đối tượng vật lý (LED, servo, nút ấn, v.v.) Bảng mạch thường được cấp nguồn qua USB hoặc nguồn điện bên ngoài, cho phép cung cấp tín hiệu cho các phần cứng, cảm biến khác

- Là phần mềm nguồn mở tương tự như C ++ Môi trường phát triển tích hợp Arduino (IDE – Integrated Development Environment) cho phép soạn thảo, biên dịch code, nạp chương cho board

Hình 2.3 Hình ảnh vi điều khiển Arduino [3]

Khả năng kết nối của Arduino:

- Arduino hoạt động độc lập

- Kết nối với một máy tính, cho phép truy cập dữ liệu cảm biến từ thế giới bên ngoài và cung cấp thông tin phản hồi

- Các Arduino có thể liên kết với nhau

- Mạch điều khiển Arduino có thể kết nối với các thiết bị điện tử khác

- Arduino có khả năng kết nối với các chip điều khiển

- Lập trình Arduino IDE có thể kết nối với nhiều nền tảng Điều này đồng nghĩa với việc có thể khởi động trên Windows, Macintosh OSX điều hành Linux (các hệ thống vi điều khiển khác chỉ chạy Windows)

2.4.2 Arduino Uno R3

Hình 2.4 Hình ảnh Arduino Uno R3 [4]

Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 với giá khoảng 90.000đ Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng không cao hoặc túi tiền không cho phép, có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) với giá khoảng 45.000đ hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) với giá khoảng 65.000đ

2.4.2.1 Một vài thông số của Arduino Uno R3:

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 [4]

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA

- 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ

nhớ Flash của vi điều khiển

- 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai

báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều

bộ nhớ RAM

- 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only

Memory): đây giống như 1 chiếc ổ cắm mini – nơi có thể đọc và lưu giữ liệu mà không lo bị mất khi mất điện như trên SRAM

2.4.2.3 Các cổng vào, ra

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 30mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

- Hai chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính

là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với

độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp

ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các

chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác

- LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số

13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên

board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

2.4.3 Arduino Mega 2560

Arduino Mega2560 sử dụng một vi điều khiển ATmega2560 Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng chip điều khiển FTDI chuyển tín hiệu từ USB để xử lý Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB Ngoài ra, Arduino

Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và nhiều

tính năng mạnh mẽ hơn, nên vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3

Hình 2.5 Hình ảnh Arduino Mega 2560 [5]

2.4.3.1 Một vài thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560

Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduinno Mega 2560 [5]

- 16 chân vào analog (từ A0 đến A15)

- 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng (UART)

Bảng 2.3 Chân RX, TX ứng với cổng Serial tương ứng [5]

2.4.4 Arduino Ethernet Shield W5100

Ethernet shield là một mạch mở rộng cho arduino, giúp arduino có thể kết nối với thế giới internet rộng lớn Ứng dụng của shield này là truyền nhận thông tin giữa arduino với thiết bị bên ngoài sử dụng internet, shield này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng IoT, điều khiển và kiểm soát hệ thống vì internet luôn liên tục, dữ liệu truyền đi nhanh, khoảng cách lớn, rẻ hơn với cách truyền từ xa bằng tin nhắn

Arduino Ethernet Shield W5100 sử dụng chip W5100 từ hãng Wiznet cho tốc độ

và khả năng kết nối ổn định nhất, bộ thư viện đi kèm và phần cứng với cách kết nối dễ dàng khiến cho việc kết vối Arduino với Ethernet đơn giản hơn bao giờ hết, thích hợp để làm các ứng dụng điều khiển thiết bị qua mạng, IoT, Chip Wiznet W5100 Ethernet cung cấp một địa chỉ mạng (IP) tương thích với cả 2 giao thức TCP và UDP Nó hỗ trợ tối đa 4 thiết bị kết nối đồng thời Ethernet W5100 có thể tự động nhận IP từ router bằng giao thức DHCP

Ethernet Shield hoàn toàn tương thích với Arduino Uno và Mega, giao tiếp với Arduino qua giao thức SPI, chân digital 10 trên arduino được sử dụng để xác định kết nối cho ethernet shield Vì vậy, không thể sử dụng port 10 khi cắm Ethernet Shield vào Arduino

IC điều khiển W5100 trên Arduino Ethernet Shield có thể thực hiện truyền dữ liệu thông qua 2 giao thức là TCP và UDP Số đường truyền dữ liệu song song tối đa là 4, khả năng truyền song song cùng lúc 4 luồng dữ liệu giúp board có khả năng nhận dữ liệu từ internet với tỉ lệ lỗi thấp hơn (nguyên nhân thường là do mất dữ liệu trên đường truyền hoặc do thời gian truyền vượt quá giới hạn - time out)

Ngoài ra trên Ethernet Shield còn có Module đọc/ghi dữ liệu vào thẻ MicroSD sử dụng chân digital 4 để xác định kết nối

Hình 2.6 Hình ảnh Arduino Ethernet Shield W5100 [6]

Thông số kỹ thuật:

- Chip sử dụng: Wiznet W5100 Ethernet với bộ đệm 16K

- Điện áp hoạt động: 5VDC (Nguồn cấp từ Arduino)

- Tốc độ kết nối: 10 - 100 Mb

- Giao tiếp: SPI

- Sử dụng các trình điều khiển Ethernet chuẩn Arduino

- Hỗ trợ jack Ethernet chuẩn RJ45 kết nối mạng

- Kích thước: 7cm x 5.4cm x 2.4cm

2.4.5 ESP8266

Kít ESP8266 là kít phát triển dựa trên nền chíp Wifi SoC ESP8266 với thiết kế

dễ dàng sử dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chíp CP2102 trên borad Bên trong ESP8266 có sẵn một lõi vi xử lý vì thế có thể trực tiếp lập trình cho ESP8266 mà không cần thêm bất kì con vi xử lý nào nữa Hiện tại có hai ngôn ngữ có thể lập trình cho ESP8266, sử dụng trực tiếp phần mềm IDE của Arduino

để lập trình với bộ thư viện riêng hoặc sử dụng phần mềm node MCU

Hình 2.7 Hình ảnh ESP8266 [7]

Thông số kĩ thuật:

- IC chính ESP8266 Wifi SoC

- Chip nạp CP2102

- Nguồn cấp 5vdc

- GPIO giao tiếp mức logic 3.3v

- Tích hợp led báo trạng thái, nút Reset, Flash

Sơ đồ các chân ESP8266:

Hình 2.8 Sơ đồ các chân ESP8266 [7]

2.5 Giới thiệu về các loại cảm biến

2.5.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 có tính năng phức hợp đo cả nhiệt độ và độ

ẩm với đầu ra tín hiệu kỹ thuật số đã được hiệu chỉnh Bằng cách sử dụng kỹ thuật thu tín hiệu kỹ thuật số độc quyền và công nghệ cảm biến nhiệt độ và độ

ẩm, nó đảm bảo độ tin cậy cao và độ ổn định lâu dài tuyệt vời Cảm biến này bao gồm thành phần đo độ ẩm kiểu điện trở và thành phần đo nhiệt độ NTC (NTC là điện trở nhiệt cũng giống như cảm biến đo nhiệt độ nhưng chỉ trong một khoảng nhiệt độ nhất định), đồng thời kết nối với bộ vi điều khiển 8 bit hiệu suất cao, mang lại chất lượng tuyệt vời, phản hồi nhanh, khả năng chống nhiễu và tiết kiệm chi phí

Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 Temperature Humidity Sensor là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất

kỳ tính toán nào So với cảm biến đời mới hơn là DHT22 thì DHT11 cho khoảng

đo và độ chính xác kém hơn rất nhiều

Cảm biến DHT11 bao gồm một linh kiện cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ NTC (hoặc nhiệt điện trở) và một IC ở phía sau của cảm biến

Hình 2.10 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong DHT11 [8]

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến độ ẩm bên trong DHT11 [8]

Để đo độ ẩm, DHT11 sử dụng thành phần cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm giữa chúng Vì vậy, khi độ ẩm thay đổi, độ dẫn của chất nền thay đổi hoặc điện trở giữa các điện cực này thay đổi Sự thay đổi điện trở này được đo và

xử lý bởi IC khiến cho vi điều khiển luôn sẵn sàng để đọc giá trị độ ẩm

Mặt khác, để đo nhiệt độ, cảm biến DHT11 này sử dụng cảm biến nhiệt độ NTC hoặc nhiệt điện trở

Một nhiệt điện trở thực sự là một nhiệt điện trở thay đổi điện trở của nó tương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ Những cảm biến này được chế tạo bằng cách thiêu kết các vật liệu bán dẫn như gốm hoặc polyme để cung cấp những thay đổi lớn hơn trong điện trở chỉ với những thay đổi nhỏ về nhiệt độ Thuật ngữ có tên

là “NTC” có nghĩa là hệ số nhiệt độ âm, có nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng

Thông số kỹ thuật:

- Nguồn: 3 -> 5 VDC

- Khoảng đo nhiệt độ: 0-50°C (sai số 2°C)

- Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây / lần)

2.5.2 Cảm biến chuyển động HC-SR501

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 còn 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 HC-SR501 có 2 chế độ làm việc có thể lựa chọn qua jumper:

- L (không lặp lại kích hoạt): sau khi có tín hiệu đầu ra cao thì sau khoảng thời gian trễ sẽ chuyển xuống tín hiệu mức thấp

- H (lặp lại kích hoạt): sau khi có tín hiệu đầu ra cao, trong thời gian trễ mà vẫn phát hiện chuyển động thì tín hiệu đầu ra vẫn ở mức cao cho đến khi không phát hiện chuyển động và hết thời gian trễ

- Mức tiêu thụ dòng: ≤ 50 uA

- Thời gian báo: 30 giây có thể tùy chỉnh bằng biến trở

- Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở

- Kích thước: 1,27 x 0,96 x 1.0 ( 32,2 x 24,3 x 25,4 mm)

2.5.3 Cảm biến khí Gas MQ2

MQ2 là cảm biến khí gas được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch Nhưng khi trong môi trường có chất gây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn giản để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 càng cao MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy khác Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp

- Mạch đơn giản

- Ổn định khi sử dụng trong thời gian dài

2.5.4 Module cảm biến ánh sáng

Module cảm biến ánh sáng là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm

theo ánh sáng chiếu vào Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và

không có tiếp giáp nào Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi

có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω Độ chính xác: ± 5%RH

và ± 2o

Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làm chất bán dẫn thành dẫn điện Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon được hấp thụ

Mô tả sơ đồ chân của module cảm biến ánh sáng:

- DO: Tín hiệu ra digital

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO NHÀ

THÔNG MINH

3.1 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong cơ cấu chấp hành

3.1.1 Quạt tản nhiệt DC brushless 8025

Hình 3.1 Quạt tản nhiệt DC brushless 8025 [12]

Quạt tản nhiệt là một sản phẩm đang rất thông dụng hiện nay với chức năng làm giảm nhiệt độ, đảm bảo tuổi thọ cho máy móc khi hoạt động Quạt tản nhiệt DC brushless với chất lượng tốt, kích thước nhỏ gọn và giá cả phải chăng đang được

sử dụng rất rộng rãi trên thị trường

Thông số:

- Chất liệu: Cánh quạt nhựa

- Phạm vi sử dụng: Vỏ máy tính, bộ khuếch đại âm thanh USB

- 2 Cực: dây đỏ cực dương, dây đen cực âm

Ứng dụng trong nhà thông minh: quạt thông gió

3.1.2 Còi chip 5V 9,5x12mm

Hình 3.2 Còi chip 5V 9,5x12mm [13]

Còi chip 5V là linh kiện sử dụng trong các mạch điện tử với với mục đích tạo ra tín hiệu âm thanh Loa, còi có kích thước nhỏ gọn và nhẹ giúp dễ dàng lắp đặt và

- Âm thanh đầu ra: Bíp bíp

- Biên độ âm thanh: > 80dB

- Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 70 độ C

Ứng dụng trong nhà thông minh: còi báo động khí gas

3.1.3 Động cơ servo MG90S

Động cơ RC Servo MG90S có các bánh răng được làm bằng kim loại và một ổ trục nhỏ và nhẹ, cho lực kéo khỏe và độ bền cao Động cơ có kích thước nhỏ gọn, có thể xoay khoảng 180 độ (90 độ mỗi hướng) phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau: cánh tay robot, robot nhện, cơ cấu chuyển hướng, cơ cấu quay góc, dùng nhiều trong các mạch điện tử, ứng dụng để làm các mô hình điện tử, được dùng làm động cơ cho các mô hình đồ chơi, Robot

- Bánh răng: Kim loại

- Độ dài dây nối: 175mm

- Trọng lượng: 13,4g

- Góc quay 90 độ

Sơ đồ chân:

Hình 3.4 Sơ đồ chân Servo MG90S [14]

Servo MG90S có 3 chân: Chân cam (cấp xung), chân đỏ (cấp nguồn 5V), chân nâu (nối đất) Khi ta cấp xung từ 1ms-2ms ta sẽ điều khiển động cơ quay 1 góc theo ý muốn (nhỏ hơn 90 độ)

Ứng dụng trong nhà thông minh: Đóng mở cửa

3.2 Các module thiết bị sử dụng trong mô hình và chức năng

3.2.1 Hệ thống bật/tắt quạt dựa trên nhiệt độ, độ ẩm

Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống bật/tắt quạt theo nhiệt độ, độ ẩm

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến DHT11 đo nhiệt độ, độ ẩm và gửi dữ liệu về arduino qua chân D7 (tín hiệu digital) Arduino nhận dữ liệu và so sánh, nếu nhiệt độ>=30 hoặc độ ẩm>=80% thì chân D19 sẽ chuyển trạng thái lên mức cao (5V), quạt sẽ bật, ngược lại quạt sẽ tắt

float Temperature, Humidity;

Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống cảnh báo khí gas

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến MQ2 đo nồng độ khí gây cháy xung quanh và gửi tín hiệu về Arduino qua chân A7 (tín hiệu analog) Arduino nhận dữ liệu và

so sánh, nếu nồng độ khí gây cháy cao hơn 400 thì chân D17 sẽ chuyển trạng thái lên mức cao (5V), do đó còi báo động bật, ngược lại thì còi báo động tắt

Code hoạt động:

const int CBgas = A7;

const int Buzzer = 17;

3.2.3 Hệ thống bật/tắt đèn dựa trên cảm biến ánh sáng

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống bật/tắt đèn theo cảm biến ánh sáng

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến ánh sáng đo cường độ ánh sáng theo giá trị quang trở của cảm biến và gửi dữ liệu về Arduino Arduino nhận dữ liệu và thực hiện so sánh, nếu giá trị điện trở lớn hơn 500ohm (do cường độ ánh sáng càng lớn thì điện trở của cảm biến càng nhỏ và ngược lại) thì chân D36 sẽ chuyển trạng thái lên mức cao (5V), do đó relay nhận được tín hiệu và chân NO của relay đóng lại, đèn sẽ sáng Ngược lại nếu giá trị điện trở đo được nhỏ hơn 500ohm thì đèn tắt

Code hoạt động:

const int CBAS = A9;

const int Lamp = 36;