DỰ án sản PHẨM CUỐI kì KHOA cơ KHÍ đề tài THIẾT kế bộ điều KHIỂN QUA SÓNG WIFI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ MÔN NHẬP MÔN KĨ THUẬT DỰ ÁN SẢN PHẨM CUỐI KÌ KHOA CƠ KHÍ Đề tài THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN QUA SÓNG WIFI Nhóm: Introverts... A/Thông tin chun

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN NHẬP MÔN KĨ THUẬT

DỰ ÁN SẢN PHẨM CUỐI KÌ KHOA CƠ KHÍ

Đề tài THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN QUA SÓNG WIFI

Nhóm: Introverts

MỤC LỤC

Contents

A/Thông tin chung về đề tài: 4

1/Tên đề tài: 4

2/Mục tiêu dự án: 4

3/Thành phần tham gia: 4

4/Kế hoạch thực hiện dự án: 5

5/Cách thức chia sẻ thông tin: 6

6/Mong muốn: 6

B/ Bản thuyết minh chi tiết về đề tài: 8

I/Giới thiệu chung về vật liệu: 8

1/Module ESP8266 NodeMCU Lua CP2102: 8

1.1/Giới thiệu: 8

1.2/Đặc tính nổi bật Module thu phát Wifi ESP8266: 8

1.2/Thông số kĩ thuật: 8

1.3/Các chẩn giao tiếp và các thông tin khác : 9

1.4/Chức năng: 10

2/Module Relay 4 kênh 5V SPDT: 11

2.1/Giới thiệu chung: 11

2.2/Thông số kĩ thuật: 12

2.3/Ứng dụng: 12

2.4/Chức năng chính: 13

3/Các dụng cụ khác: 14

4/Giá thành sản phẩm: 15

C/Sơ đồ kết cấu sản phẩm 16

1/Sơ đồ tổng thể: 16

2/Sơ đồ chi tiết: 17

3/Nguyên lí hoạt động: 18

4/Chức năng chi tiết: 18

5/Ưu nhược điểm: 18

6/Hướng phát triển: 20

D/Kế hoạch thực hiện chi tiết: 22

1 Phác thảo sơ lược về sản phẩm 22

2 Tìm kiếm nguồn nguyên liệu cho sản phẩm 23

3 Sản xuất sản phẩm thử nghiệm 23

4 Lên kế hoạch hoàn thiện sản phẩm: 24

5.Kiểm tra và hoàn thiện bản báo cáo: 24

E/Tổng kết: 25

A/Thông tin chung về đề tài:

Dự án Thiết Kế Bộ Điều Khiển Thiết Bị Qua Sóng Wifi đượclấy ý tưởng dựa trên thực tế, bởi sự cần thiết của nó, là tạo rađược ngày càng nhiều thiết bị tự động hóa hơn, giúp phát triểnđời sống, ngày càng được cải thiện hơn Sự ra đời của thiết bị bộđiều khiển thiết bị qua sóng wifi giảm đi khá lớn về sức laođộng thô của con người, tăng năng suất lao động Dự án trêngồm nhiều thành phần riêng biệt được thực hiện trong 7 tuần.1/Tên đề tài:

-Thiết kế bộ điều khiển qua sóng wifi

STT Danh sách thành

viên

Thái Khang(leader)

3 Tiến hành tìm kiếm, thu,mua nguyên liệu

5/Cách thức chia sẻ thông tin:

-Tương tác qua Google Meet, Zalo, Messenger

-Gặp mặt trực tiếp : Hẹn qua thời gian đã thống nhất mỗi tuần

1 lần

6/Mong muốn:

-Introverts mong muốn tạo ra một sản phẩm, hệ thống mang lại

giá trị cho xã hội

-Học hỏi, cọ sát và tích lũy kinh nghiệm qua cuộc thi Tìm kiếm

những con người có chung đam mê và sở thích

-Xây dựng một nhóm tràn đầy sự tự tin, nhiệt huyết tinh

thần đoàn kết thống nhất làm một

-Giá trị cốt lõi:

“Mang lại giá trị tuyệt vời nhất cho người sử dụng “

-Vận dụng tăng cường 5 tiêu chí Trong suốt quá trình hoạt dộng

và phát triển

+Chính trực: Liêm chính, trung thực trong ứng xử và trong tất

cả các giao dịch

+Tôn trọng: Tôn trọng bản thân - Tôn trọng đồng nghiệp - Tôn

trọng công việc - Tôn trọng đối tác Làm việc và hợp tác trong

sự tôn trọng

+Công bằng: Công bằng với nhân viên, khách hàng, nhà cung

cấp và các bên liên quan khác

+Đạo đức : Tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn đã được đặt ra, lấy

đạo đức là tiêu chuẩn hàng đầu trong công việc

+Minh bạch: Tuân thủ chặt chẽ các quy định Pháp luật, tiêu

chuẩn Quốc tế và các quy trình, quy chế của công ty

B/ Bản thuyết minh chi tiết về đề tài:

I/Giới thiệu chung về vật liệu:

1/ Module ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 :

1.1/Giới thiệu:

-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là cóthể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino IDE để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các

ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.

-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT

-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 sử dụng chip nạp và giao tiếp UART CP2102 có độ ổn định và độ bền cao và khả năng tựnhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Windows và Linux.1.2/ Đặc tính nổi bật Module thu phát Wifi ESP8266 :

Tích hợp 2 nút nhấn

Tích hợp chip chuyển usb – uart CH340

Full IO : 10 GPIO, 1 Analog, 1SPI , 2 UART, 1

I2C/I2S, PWM,v.v…

Được hỗ trợ bởi cộng đồng lớn mạnh Nodemcu

1.2/Thông số kĩ thuật:

Tương thích các chuẩn wifi : 802.11 b/g/n

Hỗ trợ: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

Tích hợp TCP/IP protocol stack

Tích hợp TR switch, balun, LNA, power amplifier andmatching network

Tích hợp bộ nhân tần số, ổn áp, DCXO and

power management units

+25.dBm output power in 802.11b mode

Power down leakage current of <10uA

Integrated low power 32-bit CPU could be used as

application processor

SDIO 1.1/2.0, SPI, UART

STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO.

A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4ms guardinterval

Wake up and transmit packets in < 2ms

Dòng tiêu thụ ở Standby Mode < 1.0mW (DTIM3)

1.3/ Các chẩn giao tiếp và các thông tin

khác : SDIO 2.0, SPI, UART

Integrated RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, andPMU

Integrated RISC processor, on-chip memory and

external memory interfaces

Integrated MAC/baseband processors

Quality of Service management

I2S interface for high fidelity audio applications

On-chip low-dropout linear regulators for all internalsupplies

Proprietary spurious-free clock generation architecture Integrated WEP, TKIP, AES, and WAPI engines

Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102

2/Module Relay 4 kênh 5V SPDT:

2

.1/Giới thiệu chung:

Module Relay 4 kênh 5V SPDT gồm 4 relay , điện áp hoạt động

5 v điều khiển đầu ra tối đa 220VAC/10A và 30VDC/10A Đầuvào IN1, IN2, IN3 IN4 nhận tín hiệu cực thấp

Module relay 4 kênh nhỏ thiết kế gọn chuyên nghiệp , khả năngchống nhiễu tốt và khả năng cách điện tốt An toàn đáng

Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển Có các

lỗ bắt vít rất tiện lợi dễ lắp đặt trong hệ thống mạch Trongmodule đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang vàtransistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với rơ lebảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Mạch điều khiển relay

4 kênh này sử dụng chân kích mức Thấp (0V): khi có tín hiệu0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường Mở của Relay

5.Opto cách li, chống nhiễu tốt

6.Có đèn báo đóng ngắt trên Relay

7.Sử dụng điện áp nuôi DC 5V

8 Đầu ra điện thê đóng ngắt tối đa: DC 30V / 10A, AC 250V / 10A

9.IN1…IN4: tín hiệu đầu vào, hoạt động mức thấp

10 NO1…NO4: Công tắc thường mở

2.3/Ứng dụng:

Dùng dòng điện nhỏ của vi điều khiển, arduino, PLC để điềukhiển các thiết bị điện, đồ dùng điện hoạt động ở mức điên ápcao từ 0-30v DC, 0-250v DC như điện sinh hoạt

3/Các dụng cụ khác:

-Nút nhấn loại 4 chân: dùng để liên kết mạch, điều khiển

-Dây nối 2 đầu dây đực cái: cấp nguồn cho mạch hoạt động.-Board test 830: bảng mạch tạm thời để thử nghiệm và tạo mẫumạch, việc hàn không được thực hiện trên bảng mạch này, điềunày có nghĩa là nó có tính thao tác lắp ráp nhanh hơn và dễ dànghơn so với các mạch nguyên mẫu

-Nguồn Adapter loại 5V

Nút nhấn loại 4 chân

Dây nối 2 đầu dây đực cái

Nguồn Adapter loại 5V Board Test 830

C/Sơ đồ kết cấu sản phẩm

1/Sơ đồ tổng thể:

2/Sơ đồ chi tiết:

3/Nguyên lí hoạt động:

-Nguyên lý hoạt động rất đơn giản, người điều khiển thông qua hệthống máy tính thực hiện các thao tác như tắt, mở, tăng giảm, khóa ….các thiết bị sẽ chuyển tín hiệu qua mạng internet tới cácthiết bị cần điều khiển bằng lệnh được mã hóa Các thiết bị

điện tử được quản lý sẽ nhận tín hiệu, giải mã và thực hiện

4/Chức năng chi tiết:

-Bộ điều khiển wifi 4 thiết bị là một công tắc thông minh cho phép người dùng điều khiển được 4 thiết bị từ xa không giới hạn

-Bộ điều khiển được điều khiển bằng Remote RF sóng 433Mhz thông qua ứng dụng Smart life trên điện thoại ở bất cứ đâu có mạng wifi, 3G, 4G

-Công dụng của công tắc biến tất cả những thiết bị trong chínhngôi nhà của bạn hay những thiết bị trong nông nghiệp từ thiết

bị không thông minh thành những thiết bị thông minh qua đó sẽ

giúp cho hoạt động hằng ngày của bạn trở nên dễ dàng và thuậntiện hơn:

+Sử dụng bật tắt quạt, đèn, loa, máy sưởi, hệ thống tưới nước …+Sản phẩm phù hợp cho các dự án: Nhà thông minh, cây

xanh, điều khiển tủ điện

+Điều Khiển Bằng Smartphone Kết nối Wifi Phạm vi kết nối vôhạn On/Off thiết bị ngay trên smartphone

+Điều Khiển trực tiếp bằng tay

+Điều khiển thiết bị đồng thời qua Phần mềm và trực tiếp

bằng tay

-Thông số kĩ thuật:

+ Nguồn cung cấp: Adapter 5V DC

+Ngõ ra: Bằng nguồn cấp vào 2 chân Vin - Công suất tối đa chomỗi kênh : 1000W

- Phù hợp cho các hệ thống điện trong phòng học, hộ gia đình.Nhược điểm:

- Hạn chế lớn nhất là tác động điều khiển còn chậm

- Thiết bị phụ thuộc vào nguồn điện 220VAC, và tốc độ truy cậpmạng Internet

- Hoạt động chủ yếu tại môi trường có phủ sóng wifi

- Kích thước sản phẩm còn thô, thiếu tính thẩm mỹ

- Số lượng thiết bị còn hạn chế

6/Hướng phát triển :

Thiết bị hiện tại đã đáp ứng được việc điều khiển các thiết bị.Trong quá trình thực hiện

- Mở rộng số lượng cũng như công suất thiết bị điều khiển

- Giám sát nơi điều khiển bằng camera, cảnh báo chống trộm, báo cháy

- Điều chỉnh độ sáng đèn, tốc độ quạt, nhiệt độ điều hòa,

- Thiết lập hệ thống điều khiển thiết bị tự động nhằm tối ưu hóaviệc sử dụng và tiết kiệm điện năng

-Ứng dụng đề tài vào hệ thống thực tế như smart home, smart city

-Các sản phẩm khác đã được chế tạo thành công mang lại nhiều ứng dụng đời sống:

+Điều khiển xe từ xa qua ESP8266

+Sử dụng ESP8266 hiển thị lên led ma trận.

+Kết hợp với esp32 hoặc arduino để thiết kế nhà thông minh cóthể tự động điều khiển bằng giọng nói, web/app, nút nhấn, hệthống cầu thang tự động, phòng chống cháy nổ khí gas bằng hệthống cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, tự động đóng, mở cửa.

D/Kế hoạch thực hiện chi tiết:

1 Phác thảo sơ lược về sản phẩm

- Thời gian dự kiến: 1 tuần

- Mục tiêu cần đạt:

+ Phác thảo các nội dung cơ bản về sản phẩm

+ Chỉ ra được các đặc điểm nổi bật của sản phẩm

+ Lên thời gian chi tiết về các công việc cần thực hiện để hoàn thành sản phẩm đúng hạn

+ Tìm nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho sản phẩm

-Các bước thực hiện kế hoạch:

+ Tìm hiểu các mẫu sản phẩm điều khiển qua sóng wifi hiện cótrên thị trường từ đó chỉ ra ưu nhược điểm của sản phẩm củamình.

+ Đánh giá được mức độ cạnh tranh sản phẩm của mình so với các sản phẩm hiện có

+ Trình bày các bước thiết kế của sản phẩm cho bên nhóm thiết kế

2 Tìm kiếm nguồn nguyên liệu cho sản

phẩm - Thời gian dự kiến: 1 tuần

- Mục tiêu cần đạt :

+ Tìm được nguồn cung cấp vật liệu chính và cả dự phòng+ Liên hệ với bên kĩ thuật để kiểm tra nguồn nguyên

liệu -Các bước thực hiện:

+ Tìm các nguồn cung cấp nguyên liệu uy tín trên thị trường nhưng phải phù hợp với kinh phí của nhóm

+ Liên hệ với nhiều bên cung cấp nguyên liệu đề phòng sự cố

+ Cần viết những bản cam kết rõ ràng giữa hai bên

+ Xây dựng các kế hoạch dự phòng nếu như có sự cố ngoài ý muốn

3 Sản xuất sản phẩm thử nghiệm

- Thời gian dự kiến : 2 tuần

- Mục tiêu cần đạt: cho ra sản phẩn đầu tiên của nhóm để thử nghiệm

- Các bước thực hiện:

+ Lên bản vẽ và thiết kế sản phẩm.

+ Kiểm tra nguồn nguyên liệu đầu vào

+ Kiểm tra sản phẩm

+ Đánh giá và nghiệm thu chất lượng của sản phẩm

+ Nếu sản phẩm không đạt yêu cầu thì phải liên hệ bên nhóm thiết kế chỉnh sửa lại bản thiết kế

4 Lên kế hoạch hoàn thiện sản phẩm:

- Thời gian dự kiến: 2 tuần

5.Kiểm tra và hoàn thiện bản báo cáo:

-Thời gian thực hiện: 2 tuần

-Mục tiêu cần đạt:

+Viết bài thuyết trình cho sản phẩm.

+Gồm tất cả các giai đoạn thực hiện, nội dung, công việc

của mỗi người và công dụng mà sản phẩm đem lại

+Tâm huyết và sự nổ lực của tất cả thành viên trong nhóm khi làm việc

+Tổng kết lại và giới thiệu sản phẩm đến với mọi người

E/Tổng kết:

Do đây là một đề tài khá mới, nên trong quá trình tìm hiểu em

đã gặp phải một số khó khăn nhất định Nhưng với sự đam mê

và sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo cộng thêm nỗ lựctìm tòi, đam mê khám phá cái mới đã giúp em đạt được một

số kết quả sau:

- Tổng quan về hệ thống giám sát và điều khiển qua mạng internet, và ngôi nhà thông minh Đồng thời em cũng biết được tình hình sử dụng, xu hướng phát triển của Việt Nam và các nước khác trên thế giới

- Thiết kế thành công mô hình

- Tìm hiểu được cơ sở, ý nghĩa của việc điều khiển thiết bị qua internet

- Hiểu được nguyên lí làm việc của các module trong hệ

thống và cách ghép nối chúng như thế nào

– Tiến hành chạy thực nghiệm, đánh giá kết quả, hiểu được cáchlàm việc nhóm sao cho hiệu quả