Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện điện tử xây dựng mô hình tự động hóa cho nhà thông minh

Thay vì hằng ngày chúng ta sẽ phải bật tắt đèn, điều hoà hayđóng mở rèm, … lặp đi lặp lại thì một ngôi nhà thông minh có thể được cài đặt các thaotác tự động từ điện thoại thông minh h

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngành : Kỹ thuật điện - điện tử

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA CHO NHÀ

THÔNG MINH

Giáo viên hướng dẫn : ThS PHẠM THỊ HÀ

Thanh Hoá, năm 2020

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Đỗ Văn Vũ

Mã số sinh viên: 1662030029

Lớp: ĐH K19 KTĐ-ĐT Ngành: Kỹ thuật điện - Điện tử

Bộ môn: Kỹ thuật điện - Điện tử Khoa: Kỹ thuật – Công nghệ

I Đề tài:

Xây dựng mô hình tự động hóa cho nhà thông minh

II Nội dung

1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu

2 Giới thiệu các linh kiện

3 Phân tích nguyên lý hoạt động của mô hình

4 Thiết kế mô hình

5 Mô phỏng và thực nghiệm

6 Các nội dung liên quan đến đề tài

III Các bản vẽ A0:

1 Sơ đồ khối mô hình

2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

3 Các bản vẽ cần thiết

IV Cán bộ hướng dẫn: ThS Phạm Thị Hà

V Ngày giao nhiệm vụ: ………

VI Ngày hoàn thành: ……….

Thanh Hóa, ngày … tháng… năm 2020

DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

KHOA KỸ THUÂT CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Họ và tên sinh viên : Đỗ Văn Vũ

Chuyên ngành: Tự Động Hóa

2 Tên đề tài:

Thiết kế chế tạo mô hình giàn phơi tự động.

3 Nhận xét:

a) Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

……… ……… ……….………….… ………

………

……….

……….

b) Những kết quả đạt được của ĐATN: ……… ……… ……….………….… ………

………

………

c) Những hạn chế của ĐATN: ……… ……… ……….………….… ………

………

………

……….

4 Đề nghị:

Được bảo vệ Không được bảo vệ

Giảng viên hướng dẫn

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

LỜI MỞ ĐẦỤ 1

CHƯƠNG I KHẢO SÁT CHUNG VỀ KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH 2

1.1 Giới thiệu chung về nhà thông minh 2

1.1.1 Nhà thông minh là gì? 2

1.1.2 Ưu nhược điểm của nhà thông minh 3

1.2 Tổng quát về nhà thông minh ở Việt Nam 5

1.3 Mô hình hệ thống nhà thông minh tự thiết kế 6

CHƯƠNG II TRANG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH 8

2.1 Tầng 1: Cơ quan đo đạc và chấp hành 9

2.1.1 Thiết bị tối ưụ 9

2.1.2 Thiết bị kết nốị 12

2.1.3 Thiết bị chấp hành 13

2.2 Tầng 2: Trung tâm điều khiển 14

2.2.1 Trung tâm điều khiển chính Broadlink RM PRỢ 14

2.2.2 Thiết bị điều khiển bổ xung Google Home Minị 16

2.3 Tầng 3: Giao diện người dùng và cơ sở dữ liệụ 17

2.4 Tầng 4: Thiết bị bổ sung 18

2.4.1 Thiết bị lập trình – điều khiển: Ardruinọ 18

2.4.2 Thiết bị cảm biến 19

2.4.3 Thiết bị trung gian 22

2.4.4 Thiết bị cảm biến cài đặt sẵn 23

CHƯƠNG III THIẾT KẾ BỐI CẢNH MÔ HÌNH HỆ THỐNG 27

NHÀ THÔNG MINH 27

3.1 Thiết kế ngữ cảnh phòng khách 27

3.1.1 Bối cảnh 27

3.1.2 Ngữ cảnh thiết kế 27

3.1.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 28

3.2 Thiết kế gữ cảnh phòng ngủ 29

3.2.1 Bối cảnh 29

3.2.2 Ngữ cảnh thiết kế 29

3.2.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 29

3.3 Thiết kế ngữ cảnh phòng bếp 30

3.3.1 Bối cảnh 30

3.3.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 30

3.4 Thiết kế gữ cảnh hiên trước nhà 31

3.4.1 Bối cảnh 31

3.4.2 Ngữ cảnh thiết kế 31

3.4.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 32

3.5 Thiết kế ngữ cảnh nhà tắm 32

3.5.1 Bối cảnh 33

3.5.2 Ngữ cảnh thiết kế 33

3.5.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 33

3.6 Thiết kế ngữ cảnh ban công phơi quần áo 34

3.7 Thiết kế ngữ cảnh phòng kho 37

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ HOÀN THIỆN MÔ HÌNH 40

4.1 Thông số kỹ thuật mô hình thiết kế 40

4.2 Sắp xếp thiết bị các phòng : 41

4.3 Hoàn thiện mô hình 42

CHƯƠNG V THIẾT LẬP PHẦM MỀM VÀ CÀI ĐẶT HỆ THỐNG 44

5.1 Phần mềm 44

5.2 Cách kết nối đến Trung tâm điều khiển và các thiết bị 45

5.3 Thiết lập ngữ cảnh thông minh 50

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Hình 1 Nhà thông minh 2

Hình 2 So sánh nhà thông minh với nhà thường 3

Hình 3 SmartHome BKAV 5

Hình 4 SmartHome Fibaro 6

Hình 5 SmartHome Arduino 6

Hình 6 Sơ đồ kêt nối hệ thống SmartHome Broadlink 7

Hình 7 Sensor A1 8

Hình 8 Ổ cắm thông minh 10

Hình 9 Công tắc cảm ứng thông minh 11

Hình 10 Cảm biến mở cửa 12

Hình 11 Các thiết bị chấp hành 12

Hình 12 Trung tâm điều khiển Broadlink RM Pro + 14

Hình 13 GoogleHome 15

Hình 14 Giao diện phần mềm kết nối 16

Hình 15 Arduino UNO R3 và Nano 17

Hình 16 Chân kết nối của Arduino 18

Hình 17 Cảm biến âm thanh 19

Hình 18 Kết cấu bên trong cảm biến âm thanh 20

Hình 19 Cảm biến mưa 20

Hình 20 Cấu tạo bên trong cảm biến mưa 21

Hình 21 Rơ le Relay 5V 21

Hình 22 Bên trong Rowle Relay 5V 22

Hình 23 Cảm biến hồng ngoại 22

Hình 24 Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại 23

Hình 25 Cảm biến ánh sáng 24

Hình 26 Công tắc điều khiển bằng remote 25

Hình 27 Phòng khách 26

Hình 28 Sơ đồ kết nối thiết bị phòng khách 27

Hình 29 Phòng ngủ 28

Hình 30 Sơ đồ kết nối thiết bị phòng ngủ 28

Hình 31 Bếp 29

Hình 32 Kết nối bếp 29

Hình 33 Hiên 30

Hình 34 Sơ đồ kết nối thiết bị phần hiên 31

Hình 35 Phòng tắm 31

Hình 36 Sơ đồ kết nối thiết bị phòng tắm 32

Hình 38 Sơ đồ kết nối thiết bị ban công 34

Hình 39 Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển ban công 34

Hình 40 Mạch lực động cơ bộ phơi quần áọ 34

Hình 41 Code Arduino lập trình ban công 35

Hình 42 Kết nối Arduino ban công 35

Hình 43 Phòng khọ 36

Hình 44 Sơ đồ kết nối mạch lập trình phòng khọ 37

Hình 45 Code lập trình phòng khọ 38

Hình 46 Bản vẽ thiết kế phần trên mô hình 39

Hình 47 Bản vẽ thiết kế phần dưới mô hình 40

Hình 48 Mô hình hoàn thiện 41

Hình 49 Hình ảnh mô hình 1 42

Hình 50 Hình ảnh mô hình 2 42

Hình 51 Ứng dụng IHC 43

Hình 52 Ứng dụng Broadlink 43

Hình 53 Giao diện đăng nhập ứng dụng 43

Hình 54 Giao diện khi bật ứng dụng 43

Hình 55 Giao diện tải ảnh đại diện 44

Hình 56 Giao diện đã đăng nhập 44

Hình 57 Chờ cài đặt kết nốị 45

Hình 58 Kết nối RM Prợ 45

Hình 59 Các thông số môi trường trên A1 46

Hình 60 Kết nối với A1 thành công 46

Hình 61 Kết nối với SP Minị 47

Hình 62 Kết nối thành công với SP Minị 47

Hình 63 Điều khiển công tắc 48

Hình 64 Chọn thiết bị điều khển 48

Hình 65 Hướng điều khiển vào RM Prợ 49

Hình 66 Giao diện Remode điều khiển TV 49

Hình 67 Tùy chọn cài đặt 50

Hình 68 Thêm 50

Hình 69 Giao diện các thiết lập đã càị 51

Hình 70 Chọn nút bấm 51

Hình 71 Thiết lập thành công 52

LỜI MỞ ĐẦU

Khoa học đang ngày càng phát triển, cuộc sống con người cũng ngày càng tiến bộhơn Khoa học không những thay đổi từ những điều nhỏ nhặt nhất trong cuộc sống hằngngày đến thói quen sản xuất hay toàn bộ nhận thức của con người về vũ trụ bao la

Cũng chính vì đó, con người ngày càng phát minh ra nhiều máy móc nhằm thaythế sức người đồng thời vừa tăng hiệu quả sản xuất, vừa tự có khả năng tự điều chỉnhtrong môi trường đặc thù Thế nên ngành tự động hoá ngày càng được ưa chuộng Tựđộng trong sản xuất hàng hoá, tự động trong nghiên cứu và nhất là tự động trong cả cuộcsống hằng ngày của từng cá thể

Xuất phát từ nhu cầu đó, nhà thông minh là một trong những phát kiến nhằm đưacon người kết nối gần hơn với công nghệ đồng thời được nghỉ ngơi một cách thật sự saumột ngày làm việc vất vả Thay vì hằng ngày chúng ta sẽ phải bật tắt đèn, điều hoà hayđóng mở rèm, … lặp đi lặp lại thì một ngôi nhà thông minh có thể được cài đặt các thaotác tự động từ điện thoại thông minh hay laptop ở bất cứ đâu có Internet, ở mức độ caohơn là tự động hiểu chủ nhân, từ việc học hỏi đó sẽ đưa ra các pháp kiến phù hợp nhấtđến với từng cá thể người sử dụng

Chính vì tính thực tiễn cao, đáp ứng từ nhu cầu đơn giản nhất của con người nên

em chọn đề tài “Xây dựng mô hình tự động hóa nhà thông minh” làm đồ án tốt nghiêp cùng với sự định hướng, hướng dẫn của thầy ThS Phạm Thị Hà.

Trong thời gian thực hiện đồ án không tránh khỏi những hạn chế và sai sót Em rấtmong nhận được sự đóng góp và giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoànthiện hơn

Thanh Hoá, ngày tháng năm 20

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I KHẢO SÁT CHUNG VỀ KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH

1.1 Giới thiệu chung về nhà thông minh

1.1.1 Nhà thông minh là gì?

Nhà thông minh (Smart-home) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử

đặc biệt có khả năng kết nối đến mạng lưới Internet, mạng truyền thông hoặc các sóngthông thường khác; thông qua các cài đặt của chủ sở hữu nhằm tự động hoàn toàn hoặcbán tự động thay thế con người thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiểncác thiết bị trong nhà một cách phù hợp và tiết kiệm nhất

Hình 1 Nhà thông minh

Sự khác biệt giữa nhà thông minh và nhà thường như sau:

- Chỉ điều khiển thiết bị khi chủ nhân ở

đâu

- Các thiết bị không được tối ưu hóa khi

sử dụng gây thất thoát, lãng phí

- Không thể theo dõi tình trạng thiết bị từ

xa

- Không thể đo và tính toán các thông số

trong môi trường

- Tự động bật tắt khi có hoạt động, âm thanh hay cử chỉ của chủ nhân đi vào vùng cảm biến

- Dễ dàng theo dõi tất cả các thiết bị trngnhà trong tình trạng thế nào

- Đo đạt nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng để đưa tín hiệu điều khiển thiết bị chính theo cài đặt trước

- Không thể phòng ngừa các mối nguy

nhà luôn an toàn

Hình 2 So sánh nhà thông minh với nhà thường

*Các mức thông minh:

Một ngôi nhà thông minh có thể có các mức độ như sau:

 Mức 1: Tạo nên sự tiện lợi cho chủ nhân ngôi nhà: Có thể điều khiển và quản lýmột cách tổng thể thông qua các giao diện người dùng không bị giới hạn bởi không gian

 Mức 2: Hệ thống tự động hoạt động, phối hợp với nhau hay tương tác với chủnhân về trạng thái của ngôi nhà Hay có thể học hỏi từ những thói quen của chủ nhân để

tự động đưa ra các giải pháp phù hợp nhất

1.1.2 Ưu nhược điểm của nhà thông minh

1.1.2.1 Ưu điểm.

Tự động – Tự động hơn nữa: - Giải phóng hoạt động của con người

Nhà thông minh được thiết kế để thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác lặp đilặp lại của chủ sở hữu thông qua các cài đặt ban đầu Tất cả những công việc nhàn chánhằng ngày như đóng mở rèm cửa, bật tắt đèn, mở điều hòa, bật nóng lạnh… sẽ tự độnghoàn toàn trong vài nút ấn Hệ thống sẽ luôn kết nối các thiết bị và con người để phối hợphoạt động một cách hoàn hảo cho từng hoàn cảnh cụ thể Nâng cao chất lượng cuộc sống

Thoải mái, tiện nghi: Khi lắp hệ thống nhà thông minh chúng ta sẽ được tận

hưởng sự thoải mái, tiện nghi, thậm chí là cảm giác thú vị, tươi mới tại chính căn nhàcủa mình Chúng ta hoàn toàn làm chủ và công nghệ khiến ngôi nhà luôn bên cạnh bất

cứ nơi đâu

Ngôi nhà an toàn: Bất kể mối nguy hoại nào ảnh hưởng đến căn nhà sẽ được báo

động Khi nhà bạn bị đột nhập hoặc có nguy cơ cháy, giải pháp nhà thông minh tự độngbật đèn, còi hú đồng thời gọi điện hay báo cho công an, cứu hỏa nếu được yêu cầu.Chúng ta có thể quan sát và theo dõi ngôi nhà từ xa thông qua Camera, thiết bị hồngngoại, các cảm biến…

Tăng tiện ích cho cuộc sống: Chúng ta đang bận đi làm, bạn đi du nhưng vẫn

muốn giám sát các thiết bị trong nhà thì thật đơn giản, với các thiết bị cầm tay, chỉ cầnngồi một chỗ và bấm nút Cả ngôi nhà trong được điều khiển thật dễ dàng

Tiết kiệm điện năng và chi phí: Nhờ khả năng kiểm soát và tự động bật tắt được

tất cả các thiết bị điện trong nhà mà sẽ hạn chế tối đa năng lượng lãng phí Chẳng hạnbóng sẽ tự động tắt khi rời đi, bình nóng lạnh chỉ tự mở khi về gần đến nhà Chúng ta sẽtiết kiệm được lượng điện năng đáng kể đồng thời kéo dài tuổi thọ tất cả các thiết bị.Ngoài ra với hệ thống an ninh, an toàn thì các sự cố cháy nổ hay trộm cắp đều đượcngăn chặn đảm bảo an toàn cho tài sản gia đình cũng như xã hội

Dễ dàng lắp đặt và nâng cấp: Với giải pháp lắp đặt hệ thống điện thông minh, có

thể mở rộng, cải tạo các chức năng trong ngôi nhà dễ dàng mà không sợ ảnh hưởngnhiều đến việc bố trí nội thất cũng như tiêu tốn diện tích căn nhà

1.1.2.2 Nhược điểm.

Bảo mật: Nếu chẳng may để thông tin người dùng vào tay kẻ xấu, họ có thể cài đặt

khiến các thiết bị trong nhà bị đảo lộn, gây nguy hiểm, mất mát hay cao hơn là ảnhhưởng trực tiếp đến tính mạng con người

Tương đối khó sử dụng: Với việc sử dụng các hệ thống công nghệ cao đòi hỏi

chủ nhân ngôi nhà phải có hiểu biết về công nghệ Đôi khi vì thiếu hiểu biết hay sử dụngsai mục đích hệ thống tạo sự rắc rối cho người dùng

Chưa thống nhất một quy chuẩn trên thị trường: Ngày càng có nhiều công nghệ

do các nhà cung cấp đưa ra Mỗi công nghệ đưa ra các chuẩn khác nhau, vì vậy để ứngdụng rộng rãi và hiệu quả thì việc các công ty gia nhập các hiệp hội tiêu chuẩn chung là rấtcần thiết

1.2 Tổng quát về nhà thông minh ở Việt Nam

Nhà thông minh có mặt tại Việt Nam khoảng hơn 10 năm trước, nhưng mới thực sựquen thuộc vài năm trở lại đây, khi khái niệm cách mạng công nghiệp 4.0 trở nên phổ biến.Nhận thấy nhà thông minh là một mảnh đất màu mỡ, ở nước ta đã có nhiều công ty cả trong

và ngoài nước làm về hệ thống nhà thông minh Với tốc độ tăng trưởng trên 73% năm 2018cùng với sự tăng trưởng mạnh của các thiết bị thông minh cầm tay, Việt Nam được đánhgiá là thị trường tiềm năng của nhà thông minh Có nhiều thương hiệu cho nhà thông minh,tuy vậy chưa có chuẩn công nghiệp nào được đặt ra cho nó và do vậy thị trường nhà phátminh rất phân mảnh Các gói nhà thông minh hiện nay sử dụng các giao thức riêng chotừng công ty và không tương thích với nhau Các công ty cung cấp nhà thông minh hạn chếviệc cài đặt độc lập của cá nhân bằng cách không cung cấp tài liệu chi tiết về sản phầm vàkiện các cá nhân ra tòa

Một số thương hiệu nhà thông minh nước ngoài phổ biến tại Việt Nam: FIBARO,GEEKLINK, Broandlink, …

Một số thương hiệu nhà thông minh được phát triển ở trong nước: BKAV, Lumi Đa

số các công ty đều xây dựng hệ thống nhà thông minh trên cơ sở các sản phẩm tích hợp sẵncủa các hãng nước ngoài

Ngoài ra, nếu có hiểu biết về kỹ thuật, chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết kế hệ thốngđiều khiển nhà thông minh bằng rất nhiều phương án như: Ardruino, Vi xử lý, vv… cùngvới nhiều cách thức điều khiển khác nhau mà giá thành rẻ hơn rất nhiều

Sau đây là một số ví dụ về mô hình hệ thống nhà thông minh phát triển ở ViệtNam:

Hình 3 SmartHome BKAV

Hình 4 SmartHome Fibaro

1.3 Mô hình hệ thống nhà thông minh tự thiết kế.

Để giảm chi phí và làm chủ công nghệ, một số mô hình nhà thông minh tự phát từArdruino hay vi điều khiển cũng rất được quan tâm do giá thành rẻ hơn các thiết bị muasẵn, dễ dàng nâng cấp nhưng nhược điểm là phải có hiểu biết về kỹ thuật nên mô hìnhnày ít được sử dụng rộng rãi

Hình 5 SmartHome Arduino

CHƯƠNG II TRANG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH

Trên cơ sở việc tìm hiểu về một số hệ thống nhà thông minh cũng như căn cứ vàothực tế, em thấy rằng các hệ thống nhà thông mình có trên thị trường đã rất nhiều và dễsử dụng cũng như đem lại mẫu mã đẹp cho căn nhà, thế nên việc chọn một môi trườngthiết kế sẵn sẽ nhanh và dễ hơn rất nhiều đối với những người không chuyên sâu trongviệc lập trình và thiết kế điện tử Chính vì thế, em chọn hệ thống nhà thông minh thiết

kế sẵn của hãng Broadlink với giá thành tương đối phù hợp điều kiện của nhiều gia đìnhtrong nước đồng thời kết hợp với các thiết bị tự lập trình và điều khiển tự động củanhiều hãng khác để đù đắp những bối cảnh mà thiết bị của hãng Broadlink chưa tiếp cậnnhằm xây dựng một môi trường tự động và thông minh nhiều hơn Để tiện tìm hiểu, emchia môi trường hệ thống nhà thông minh của em thiết kế ra thành 4 tầng:

 Tầng 1: Cơ quan đo đạc và chấp hành

 Tầng 2: Trung tâm điều khiển

 Tầng 3: Giao diện người dùng và cơ sở dữ liệu

 Tầng 4: Thiết bị bổ sung

Mô hình hệ thống nhà thông minh của hãng Broadlink mô tả như hình sau:

Hình 6 Sơ đồ kêt nối hệ thống SmartHome Broadlink

2.1 Tầng 1: Cơ quan đo đạc và chấp hành

Tầng này là các thiết bị đo đạc và nhận lệnh trong hệ thống của Broadlink Cácthiết bị trong tầng này chia làm 3 loại, loại 1 thiết bị tối ưu là các thiết bị có thể kết nốitrực tiếp đến wifi không qua trung tâm điều khiển rồi gửi tín hiệu đến người dùng, loạithứ 2 là thiết bị kết nối, bắt buộc phải kết nối với trung tâm điều khiển mới có thể điềukhiển từ xa và loại thứ 3 là cơ quan chấp hành điều khiển bằng Remose như điều hòa,quạt gió, rèm cửa, …

2.1.1 Thiết bị tối ưu

Các thiết bị tối ưu là các thiết bị có thể kết nối trực tiếp đến wifi là gửi thông tinđến người dùng mà không cần qua các trung tâm điều khiển

2.1.1.a Thiết bị kiểm soát môi trường sống Broadlink A1

Sensor A1 còn có khả năng kết hợp với những thiết bị khác như trung tâm điều khiểnnhà thông minh Broadlink RM Pro+, ổ cắm thông minh SP2 hay công tắc thông minhBroadlink TC1 để cải thiện môi trường sống xung quanh bạn một cách hoàn hảo Các tìnhhuống giả định:

- Broadlink A1 phát hiện ra môi trường của bạn vào mùa mưa quá ẩm và tự động ralệnh cho ổ cắm Broadlink SP2 bật máy hút ẩm, hoặc gửi tín hiệu đến trung tâm điều khiểncông tắc Broadlink RM2 bật điều hòa chế độ hút ẩm

- Broadlink A1 phát hiện ra môi trường quá nóng vào mùa hè nên gửi lệnh đến trungtâm điều khiển Broadlink RM-Pro giảm nhiệt độ của điều hòa, nhưng khi môi trường nhiệt

độ tối ưu rồi thì ra lệnh điều hòa duy trì nhiệt độ tối ưu

- Broadlink A1 phát hiện môi trường quá ồn không tốt cho tai nghe do thói quen bạnquên bật to nhạc, nên gửi lệnh đến trung tâm điều khiển Broadlink RM-Pro giảm volumncủa thiết bị phát xuống

- Broadlink A1 phát hiện ra dò rỉ khí gas và gửi cảnh báo sớm cho bạn biết để xử lý…

Như vậy, Sensor A1 là một cảm biến đa chức năng, có thể hoạt động độc lập hoặc kết nối đến Trung tâm điều khiển để thực hiện đóng mở cơ quan chấp hành

Đặc điểm kỹ thuật

- Kiểu thức kết nối : Wifi 802.11/b/g/n (2.4GHz)

- Điện năng tiêu thụ : ≤ 0.5W

- Nhiệt độ hoạt động 0 - 55 °C

- Độ ẩm làm việc tốt nhất 5 ~ 95%

- Điện áp hoạt động : DC 5V1A (Micro USB)

2.1.1.b Ổ cắm thông minh SP Mini

Hình 8 Ổ cắm thông minh

Khả năng làm việc

Ổ cắm thông minh Broadlink SP-Mini có những tính năng thông minh như bật tắt

thiết bị từ xa bất cứ nơi đâu miễn là có internet, tính năng phản hồi trạng thái thiết bị cũngnhư khả năng hẹn giờ chính xác (6 chế độ hẹn giờ)

Bên cạnh đó, ngoài khả năng hoạt động độc lập, ổ cắm thông minh Broadlink Mini có thể phối kết hợp hoạt động với các thiết bị Broadlink khác như Broadlink

- Có công tắc bật tắt phía đuôi thiết bị

 Đặc điểm kỹ thuật theo nhà sản xuất

- Giao tiếp không dây: Wi-Fi: 802.11 b/g/n (2.4GHz)

- Công suất không tải: ≤ 0.5W

- Công suất chịu tải: 10A, 2200W

- Điện áp hoạt động: AC100 ~ 240V,50/60Hz

- Độ ẩm hoạt động: ≤ 85%RH

- Nhiệt độ hoạt động: 0 °C ~ 40 °C

- Rộng: 44mm

2.1.2 Thiết bị kết nối

2.1.2.a Công tắc cảm ứng TC2

Hình 9 Công tắc cảm ứng thông minh

 Khả năng làm việc

Broadlink TC2 được điều khiển thông qua smartphone thông qua kết nối internet

Kết hợp với trung tâm điều khiển nhà thông minh Broadlink RM-Pro+, chúng ta hoàn

toàn làm chủ căn nhà bất cứ lúc nào, bất kể ở đâu, hay theo các ngữ cảnh yêu thích: Tựđộng tắt đèn khi đã tự động chuyển TV đến kênh HBO xem phim yêu thích Tự độnghẹn giờ bật tắt hệ thống đèn điện trong nhà một cách chủ động mà không cần phải đếntừng công tắc để bật tắt, vv…

Có thể hỗ trợ đến 8 nhóm hẹn giờ

Đặc điểm

- Thiết kế khổi phẳng mỏng, phù hợp với ổ ở Việt Nam

- Kiểu dáng hiện đại

- Có đèn báo bật tắt

- Có 2 màu đen trắng

Đặc điểm kỹ thuật theo nhà sản xuất

- Hỗ trợ tự ngắt nếu quá tải

- Công nghệ cảm ứng điện dung Smart Touch

- Điện thế hoạt động: 170V – 250V

- Tần số: 50 – 60Hz

- Bảng cảm ứng

- Kính cường lực trong suốt

- Đế - Nhựa chống cháy PC2.1.2.b Cảm biến mở cửa

Khả năng làm việc:

Khi mở cửa vào phòng, cảm biến phát hiện mở cửa sẽ truyền tín hiệu về

bộ não SmarONE S1C và nó sẽ phối hợp với bộ điều khiển nhà thông minh RM Pro+ để tự bật điều hòa, hoặc công tắc thông minh TC2 để tự bật đèn… tùy thuộcvào bối cảnh đặt ra

Hình 10 Cảm biến mở cửa

Đặc điểm

- Bao gồm 2 phần

- Thiết kế nhỏ nhắn, dễ gắn Màu sắc trang nhã

Đặc điểm kỹ thuật theo nhà sản xuất

- Khoảng cách truyền nhận tín hiệu: <100m (môi trường mở)

Bao gồm các thiết bị như bóng điện, rèm cửa, điều hòa, TV, âm thanh, v v

Hình 11 Các thiết bị chấp hành

2.2 Tầng 2: Trung tâm điều khiển

Tầng trung tâm điều khiển là trung tâm kết nối của mạng lưới nhà thông minh.Các trung tâm này sẽ kết nối đến các cảm biến, thiết bị chấp hành và mạng lưới đểđược một mạng lưới hoàn chỉnh

 Một nhà có thể có nhiều trung tâm điều khiển được kết nối với Wifi và được điềukhiển riêng biệt

 Mỗi thiết bị trung tâm điều khiển sẽ có một tác dụng riêng biệt như RM Pro+ sẽđiều khiển các thiết bị điều khiển qua sóng RF, công tắc cảm ứng hay nhận thông tinmôi trường từ Sensor A1, trong khi đó S1C sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến còn SC1 lại

là cách tận dụng các công tắc truyền thống mà vẫn có thể bật tắt từ xa

 Tín hiệu thu thập được từ tầng cơ quan đo đạc và chấp hành (thông qua các cảmbiến) sẽ được xử lý, chuyển đổi thành các thông tin tương ứng với môi trường xungquanh (giá trị nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, trạng thái đóng mở…) Những thôngtin này sẽ được truyền lên Internet để thông báo cho người dùng, đồng thời tự mở cácthiết bị chấp hành để đạt được điều kiện cài đặt mong muốn trước đó

2.2.1 Trung tâm điều khiển chính Broadlink RM PRO+

 Khả năng làm việc

Trong nhà thông minh của hãng Broadlink, trung tâm điều khiển nhà thông minhBroadlink RM-Pro+ có khả năng điều khiển mọi thiết bị trong gia đình, với khả năng họchỏi từ các remote hồng ngoại của TV, điều hòa, set-top box, HD player, quạt v.v đến cácremote sóng radio điều khiển cửa cuốn, rèm tự động Hơn thế nữa, chúng ta hoàn toàn cóthể thiết lập theo kịch bản bật-tắt các thiết bị trong nhà như: 8h đi làm, tự động tắt hết đèn,

đóng rèm, tắt mọi thiết bị điện, 6h chiều đi làm về: 5h30 tự động bật bình nước nóng, tựđộng mở rèm vào 6h, tự động bật TV và chuyển kênh yêu thích 8h giải trí: Tự động bật

TV sang chế độ video, bật HD box đến bộ phim đang xem dang dở, tự động tắt đèn đểxem phim v.v Giờ đây việc tự động hóa ngôi nhà của chúng ta trở nên dễ dàng hơn

Tuy nhiên do điều khiển các thiết bị bằng sóng hồng ngoại và sóng RF nên RM Pro+

sẽ bị cản rất nhiều bởi tường gạch Thế nên muốn điều khiển ở nhiều phòng ta phải lắpnhiều trung tâm điều khiển RM Pro+ ở các phòng tương ứng

Hình 12 Trung tâm điều khiển Broadlink RM Pro +

Đặt tính kỹ thuật theo nhà sản xuất

- Sau khi được kết nối, có thể gửi yêu cầu chỉ với cụm từ đơn giản – OK GOOGLE,

và có thể tùy biến trả lời rất cao để nghe vui tai hơn

- Audio: 40mm speaker driver

- Định dạng âm thanh: HE - AAC, LC – AAC+, MP3, PLAC, WAV, Vorbis

Hỗ trợ Google Assistant

Hình 13 GoogleHome

2.3 Tầng 3: Giao diện người dùng và cơ sở dữ liệu

Tầng giao diện người dùng và cơ sở dữ liệu được xây dựng và chạy trên các máytính hoặc các thiết bị cầm tay Tầng này thực chất là một App điều khiển được phát triểntại Broadlink tên e –Control, phần mềm sẽ thu thập số liệu gửi từ các Trung tâm điềukhiển, Trung tâm điều khiển thu thập dữ liệu từ các thiết bị ở tầng cơ quan đo đạc và chấphành, sau đó hiển thị trên giao diện người dùng để thể hiện các thông tin thực tế của ngôinhà, cũng như thiết lập, điều khiển các thiết bị chấp hành đồng thời là cơ sở dữ liệu ghinhớ các cài đặt của người dùng lên hệ thống Phần mềm điều khiển chính bao gồm rấtnhiều các giao diện như: Giao diện kết nối thiết bị, Giao diện điều khiển, Giao diện đăngnhập người dùng, …

Hình 14 Giao diện phần mềm kết nối

2.4 Tầng 4: Thiết bị bổ sung

Tầng thiết bị bổ sung bao gồm thiết bị lập trình – điều khiển và thiết bị điều khiểnbằng giọng nói, thiết bị trung gian, các cảm biến kết nối và các thiết bị cảm biến cài đặtsẵn nhằm xây dựng môi trường thông minh bù đắp các bối cảnh hãng Broadlink chưa tiếpcận hay đơn giản là giúp giá thành rẻ hơn

2.4.1 Thiết bị lập trình – điều khiển: Ardruino

Ardruino là một môi trường lập trình mở được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật chếtạo Với sự phổ biến của nó, chúng ta có thể dễ dàng học cách lập trình cũng như kết hợpthêm các thiết bị để tạo môi trường tự động hóa rất cao, hoặc có thể điều khiển các thiệt bịđiện trong nhà với môi trường độc lập hoàn toàn

Hình 15 Arduino UNO R3 và Nano

Khả năng làm việc

Ardruino là một nền tảng mà mọi thiết bị phần cứng đều được làm sẵn và chuẩn hóa,những thứ người dùng chỉ việc chọn những thứ mình cần, kết nối bằng cáp và nạp chươngtrình là có thể chạy được mà không phải biết quá nhiều về linh kiện điện tử

- Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc,cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiệnkim loại, khí độc,…)

- Các thiết bị hiển thị (màn hình LCD, đèn LED,…)

- Các module chức năng (shield) hỗ trợ kết nối có dây hoặc không dây thông dụng (3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, RF,…)

- Định vị GPS, nhắn tin SMS,…

- Và còn nhiều thứ khác

Đặc điểm

- Dạng bảng phẳng có nhiều chấu kết nối

- Nhiều biến thể và nhỏ gọn để sử dụng trong nhiều trường hợp

- Có đèn LED báo hiệu đẹp mắt

- Hỗ trợ kết nối rất rất cao

Đặc tính kỹ thuật theo nhà sản xuất

- Có rất nhiều phiên bản của Ardruino, nhưng cốt lõi và được sử dụng nhiều nhất vẫn

là UNO R3

- Các thành phần linh kiện được biểu thị như sau:

Hình 16 Chân kết nối của Arduino

2.4.2 Thiết bị cảm biến

Các thiết bị này được kết hợp với Ardruino nhằm nhận biết môi trường xungquanh đơn vị khảo sát rồi gửi tín hiệu đến Ardruino Công việc tiếp theo phụ thuộc vàoviệc lập trình bối cảnh

2.4.2.a Cảm biến âm thanh

Hình 17 Cảm biến âm thanh

Khả năng làm việc:

Cảm biến âm thanh sử dụng 1 Micro có tác dụng như màng nhĩ, cảm nhận, nhận biếtrung động của sóng âm, bằng ứng dụng cảm biến điện tử chuyển hóa thành tín hiệu điện(hiệu điện thế hoặc dòng điện) Tín hiệu điện qua các thiết bị lọc và xử lý nhiễu sẽ đượckhuyếch đại và qua IC Lm393 chuyển thành tín hiệu 0 và 1 Từ đó nhận biết được âmthanh

Đặc điểm:

- Mạch trần

- Nhỏ gọn

- Kết nối dễ dàng

Đặc điểm kỹ thuật:

- Phát hiện âm thanh tiếng động xung quanh

- Có thể điều chỉnh độ nhạy cảm biến

- Điện áp hoạt động: 3.3 – 5V

- Đầu ra số đưa mức điện áp cao và thấp

- Kích thước PCB: 3,2 cm * 1,7 cm

Hình 18 Kết cấu bên trong cảm biến âm thanh

Đặc điểm kỹ thuật:

- Tấm cảm biến làm từ Niken 5cm x 4cm chống oxy hóa, chống dẫn điện với thời gian sử dụng lâu

- Điện thế làm việc: 5V

- Đầu ra số đưa mức điện áp cao và thấp hoặc tín hiệu Analog

- Kích thước bảng PCB: 3,2cm x 1,4cm

- Sử dụng bộ so sánh LM 393 điện áp rộng

Hình 20 Cấu tạo bên trong cảm biến mưa

2.4.3 Thiết bị trung gian

Từ trung tâm điều khiển Ardruino muốn điều khiển các thiết bị điện có điện áp cao hơn thì thiết bị trung gian chính là cầu nối không thể thiếu giữa các thiết bị

Hình 21 Rơ le Relay 5V

Khả năng làm việc:

- Mạch Relay 1 kênh gồm 1 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Trên module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và

IC cách ly hoàng toàn mạch điều khiển với rơ le đảm bảo điều khiển hoạt động ổn định

- Mạch relay 1 kênh sử dụng chân kích mức thấp 0V, khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua tiếp điểm thường mở Đảm bảo tính ứng dụng rất cao

Đặc điểm:

- Thiết kế chắc chắn, khả năng cách điện tốt

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

Đặc điểm kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động 5VDC

- Mỗi relay tiêu thụ dòng khoảng 80 ma

- Điện thế đóng ngắt tối đa: 250VAC 10A hoặc 30VDC – 10A

- Có đèn báo đóng ngắt

- Có thể chọn mức tín hiệu kích 0 hoặc 1 qua jumper

Hình 22 Bên trong Rowle Relay 5V

2.4.4 Thiết bị cảm biến cài đặt sẵn

Với các bối cảnh như hiên hay nhà tắm không yêu cầu các kết nối phức tạp, hay để

rẻ hơn, việc sử dụng các cảm biến setup sẵn như cảm biến ánh sáng, cảm biến hồngngoại, … là vô cùng tiện lợi

2.4.4.a Cảm biến hồng ngoại

Hình 23 Cảm biến hồng ngoại

Định nghĩa.

PIR là gì? Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộcảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại Tia hồng ngoại (IR) chính làcác tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn cóthân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt,hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tianhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thểnóng đang chuyển động Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tựphát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn thân nhiệt, đó

là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật…

 Nguyên lý làm việc

Hình 24 Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồngngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảmbiến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET.Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tínhiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vàomột thiết bị điều khiển hay báo động

Đặc điểm

- Gắn lên tường hoặc trần nhà dễ dàng

- Dòng tiêu thụ thấp

- Có buồng kín để bảo vệ hệ thống quang học.

- Kiểu dáng hiện đại, mẫu mã đẹp

Đặc điểm kĩ thuật theo nhà sản xuất

- Khoảng cách phát hiện chuyển động: 8m ở 25 độ C

- Khoảng cách truyền tín hiệu: <120m (môi trường mở)

- Cảm biến ánh sáng bật tắt đèn tự động ngày đêm

- Thiết kế chống nước sử dụng ngoài trời

- Độ tin cậy cao

Đặc điểm:

- Thiết kế khối hộp xanh vuông

- Có chân gắn tường dễ dàng

- Cấu tạo bởi nhựa dẻo bền chắc

Đặc điểm kỹ thuật: