Thiết kế, thi công, điều khiển mô hình nhà thông minh

Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân đi

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, THI CÔNG, ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH NHÀ

THÔNG MINH

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Lê Đình Lương

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Đức Thịnh MSSV : 1811020239

Nguyễn Mạnh Cường MSSV : 1811021027

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2022

V

Mục Lục

LỜI CAM ĐOAN I

LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT NỘI DUNG III DANH MỤC VIẾT TẮT VIII DANH MỤC HÌNH ẢNH X

LỜI MỞ ĐẦU 1

C ƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2

1.1 Tổng quát về nhà thông minh 2

1.1.1 Định nghĩa nhà thông minh 2

1.1.2 Những tiêu chí kỹ thuật nhà thông minh 3

1.1.3 Giới thiệu các mô hình nhà thông minh trong thực tế 3

1.1.4 Mô tả tính năng của ngôi nhà thông minh 4

1.1.5 Lý do bạn nên sử dụng giải pháp nhà thông minh? 4

1.2 Mục đích nghiên cứu: 6

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu: 6

1.4 Phương pháp nghiên cứu: 7

1.5 Kết quả đạt được: 7

1.6 Kết cấu đồ án: 7

C ƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 8

2.1 Tổng quan giải pháp hiện có 8

2.1.1 Khảo sát tại trong nước 8

2.1.2 Khảo sát ở nước ngoài 10

2.1.3 Lý do bạn nên chọn nhà thông minh 11

2.1.4 Kết luận 11

2.2 Giới thiệu tổng quan giải pháp của nhóm 13

C ƯƠNG 3: T IẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 14

3.1 Tổng quan về nhà thông minh 14

3.2 Thiết kế bản vẽ kỹ thuật: 14

3.2.1 Giới thiệu phần mềm Autocad: 14

3.2.2 Chi tiết bản vẽ kỹ thuật 15

VI

C ƯƠNG 4: T IẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 17

4.1 Sơ đồ và các tính năng của mô hình 17

4.1.1 Khối nguồn 18

4.1.2 Khối nút nhấn 19

4.1.3 Khối cảm biến 20

4.1.3 Khối mạng 27

4.1.4 Khối hiển thị 29

4.1.5 Khối nút nhấn 31

4.1.6 Khối khóa từ 32

1 Chíp nhận diện thẻ từ 32

2 Động cơ sevor SG90 180 độ 34

4.1.7 Khối điều khiển động cơ 35

4.2 Vi điều khiển 39

4.2.1 Giới thiệu chung về Adruino 39

4.2.2 Cách thức lập trình Adruino 40

4.2.3 ADRUINO UNO R3 40

4.3 Thiết kế và thi công mô hình nhà thông minh 45

4.3.1 Đi dây cho board mạch thông qua PCB (Proteus) 45

4.3.2 Lắp đặt board mach 46

4.3.3 Thiết kế mặt bằng trên mô hình thực tế ( tỷ lệ 1/200) 47

4.3.4 Lắp đặt hệ thống cho mô hình 48

4.3.5 Vị trí các linh kiện sử dụng cho mô hình 48

C ƯƠNG 5: LẬP TRÌN VÀ ĐIỀU KIỂN 51

5.1 Lưu đồ giải thuật hệ thống của nhà thông minh 51

5.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển trên APP 52

5.3 Sơ đồ khối 53

C ƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ƯỚNG PHÁT TRIỂN 54

6.1 Kết luận 54

6.2 ướng phát triển 54

6.2.1 Xu hướng nhà thông minh trên thế giới 54

6.2.2 Xu hướng nhà thông minh tại Việt Nam 54

VII

6.2.3 Liên hệ bản thân 55TÀI LIỆU THAM KHẢO 56PHỤ LỤC 57

VIII

DANH MỤC VIẾT TẮT

Ts , Ths Doctor, Master Tiến sĩ, Thạc sĩ

IGBT Insulated Gate Bipolar

Transistor

Transistor có cực điều khiển cách ly là một linh kiện bán dẫn công suất 3

cực KHCN Science and technology Khoa học công nghệ

LCD Liquid Crystal Display Màn hình

PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung

SPI Serial Peripheral Bus Chuẩn truyền thông nối

tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất

giao tiếp MISO Master Input / Slave Output Chip Master thì đây là

đường Input còn nếu là chip Slave thì MISO lại

là Output

IX

MOSI Master Output / Slave Input Chip Master thì đây là

đường Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là

tiếp đồng bộ trên các chip AVR dựa trên chuẩn

truyền thông I2C

xung nhịp

và slave để gửi và nhận dữ liệu

MCB Miniature Circuit Breaker Thiết bị đóng cắt mạch

điện

X

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Hình ảnh nhà thông minh (nguồn internet) 4

Hình 2 1: Nhà thông minh ACIS( nguồn internet) 9

Hình 2 2: Nhà thông minh Lumi 9

Hình 2 3: Nhà thông minh VSMART( nguồn Ineternet) 10

Hình 3 1: Mặt bằng mô hình nhà thông minh CAD tỉ lệ 1:2 15

ình 4 1: Sơ đồ khối linh kiện trên proteus 17

Hình 4 2: Khối nguồn 18

Hình 4 3: MODULE hạ áp LM2596 (nguồn Ineternet) 18

Hình 4 4: Khối nút nhấn 19

Hình 4 5: Khối cảm biến 20

Hình 4 6: Hình cảm biến khí GAS M-Q2 (nguồn từ sản phẩm ĐATN) 21

ình 4 7: Sơ đồ chân MQ-2 22

Hình 4 8: MODULE cảm biến hồng ngoại (nguồn từ sản phẩm ĐATN) 23

ình 4 9: Sơ đồ chân cảm biến hồng ngoại(nguồn Internet) 23

Hình 4 10 Cảm biến ánh sáng 24

Hình 4 11: Cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn từ sản phẩm ĐATN) 25

ình 4 12: Sơ đồ chân cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn Internet) 26

Hình 4 13: Cảm biến nhiệt độ LM35(nguồn từ sản phẩm ĐATN) 27

Hình 4 14: Kit RF Wifi ESP8266(nguồn Internet) 28

ình 4 15: Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266 28

Hình 4 16: lcd 1602(nguồn Internet) 29

ình 4 17: Sơ đồ chân màn hình lcd 1602(nguồn Internet) 30

Hình 4 18: Khối nút nhấn 31

Hình 4 19: Nút nhấn DS-213(nguồn Internet) 31

Hình 4 20: Khối ID CARD 32

Hình 4 21: Cảm biến thẻ từ(nguồn Internet) 33

ình 4 22: Động cơ sevor SG90 180 độ(nguồn Internet) 34

ình 4 23 Module điều khiển động cơ L298N(nguồn internet) 35

ình 4 24 Sơ đồ chân module chuyển động L298N(nguồn Internet) 37

Hình 4 25: ARDUINO UNO R3(nguồn Internet) 41

ình 4 26: Sơ đồ chân mạch Adruino UNO R3 43

Hình 4 27 : PCB LAYOUT PROTEUS 45

ình 4 28 Sơ đồ đi dây PCB LAYOUT PROTEUS 46

Hình 4 29 Mặt trước của board mạch chủ 46

Hình 4 30 Mặt sau của Board mạch chủ 47

Hình 4 31 Mô hình nhà thông minh bằng Format của nhóm 47

ình 4 32 Đi dây cho mô hình 48

Hình 4 33 Cửa vào của mô hình 48

Hình 4 34 Vị trí đặt quạt và đèn 49

XI

Hình 4 35 Vị trí đặt cảm biến ánh sáng, nhiệt độ và hồng ngoại 49

Hình 4 36 Vị trí đặt cảm biến chuyển động 50

Hình 4 37 Vị trí đặt cảm biến khí GAS 50

Bảng 4 1 Chức năng từng chân của màn hình LCD 31

Bảng 4 2 Chú thích chân module L298N 37

Bảng 4 3 Thông số của Arduino UNO R3 42

1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được nâng cao Bên cạnh đó là nhu cầu của con người cũng ngày càng không ngừng nâng cao Để phục vụ cho cuộc sống cũng như trong công việc thì hầu hết mọi người đều

có trong tay mình một chiếc SmartPhone, hay một laptop, một thiết bị thông minh bất kì nào đó

Trong thời gian gần đây chúng ta rất hay thấy một cụm từ là lạ xuất hiện trên mạng, đó là "Internet of Things" Đây là một khái niệm còn khá mới mẻ với hầu hết người dùng thông thường mặc dù nó đã được ra đời cách đây khá lâu Nói ngắn gọn, nó là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

IOT (Internet of Things ) là mạng lưới vạn vật kết nối Internet, là khi mà mỗi

đồ vật, con người đều cung cấp một định danh của riêng mình, là khi tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người hay người với máy, là khi tất cả có thể kết nối với nhau qua: Bluetooth, Wifi, mạng (3G, 4G, 5G), ZigBee, hồng

ngoại,…

Trên thực tế đã có rất nhiều sản phẩm ứng dụng công nghệ Internet of things vào cuộc sống, tất cả các thiết bị đó đều có chung mục đích đó là giúp cho cuộc sống của con người ngày càng văn minh hơn, đặc biệt là tiết kiệm nguồn năng

lượng Và nhóm đã chọn đề tài ứng dụng công nghệ Internet of Things “Thiết kê, thi công, điều khiển nhà thông minh”

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, do sự hạn chế về thời gian, tài liệu nên không tránh khỏi có thiếu sót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của chúng em được hoàn thiện hơn

2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quát về nhà thông minh

1.1.1 Định nghĩa nhà thông minh

Nhà thông minh (tiếng Anh: home automation, domotics, smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động Thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bảng hoặc một giao diện web

Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại

di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau

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 phân minh rất phân mảnh Các gói nhà thông minh hiện nay sử dụng các giao thức riêng theo ý chí chủ quan của từng công ty/ nhà sản xuất/ tích hợp và không tương thích với nhau

Các công ty cung cấp nhà thông minh hạn chế việc cài đặt độc lập của cá nhân bằng cách không cung cấp tài liệu chi tiết về sản phẩm và kiện các cá nhân ra tòa

Tự động hóa gia đình chính xác như tên gọi của nó: tự động hóa khả năng điều khiển các vật dụng xung quanh ngôi nhà, từ bóng râm của cửa sổ đến người cho thú cưng ăn bằng cách nhấn nút đơn giản (hoặc ra lệnh bằng giọng nói)

Một số hoạt động như thiết lập quy trình bật và tắt một cái đèn theo ý thích của bạn, rất đơn giản và tương đối rẻ tiền Những quy trình điều khiển với khí cụ

1.1.2 Những tiêu chí kỹ thuật nhà thông minh

Sự vượt trội của Smarthome gia chủ tiết kiệm điện năng, tiết kiệm công sức, đặc biệt là được tận hưởng những giây phút thoải mái nhất khi trở về nhà

Chỉ với một vào thao tác nhỏ, mọi trang thiết bị, vật dụng trong nhà đều được bật hoặc tắt đi trong nháy mắt, thay vì về nhà và làm mọi thứ, chủ nhà đã có thể tận hưởng cuộc sống tiện nghi bậc nhất hiện nay Nhờ khả năng này mà người dùng có thể điều khiển nhiều loại đèn khác nhau trên cùng 1 thiết bị điều khiển (trên

1 phím bấm điều khiển, 1 cảm biến phát hiện hiện diện, )

Từ đó, trên mỗi thiết bị của người dùng đều có thể cho phép tạo các ngữ cảnh phức tạp liên quan tới ánh sáng Ngoài ra, nhà thông minh Smarthome còn được trang bị công nghệ trợ lý ảo giúp giao tiếp với hệ thống trở nên thân thiện, đây

sẽ là một trải nghiệm tuyệt vời khi ra chủ ra lệnh bằng giọng nói và hệ thống đáp ứng

Ngoài việc tạo ra sự tiện nghi cùng những trải nghiệm lý thú khi các thiết bị trong nhà đều được điều khiển trong tích tắc, nhà thông minh Smarthome còn giúp gia chủ tiết kiệm điện năng một cách tối đa

1.1.3 Giới thiệu các mô hình nhà thông minh trong thực tế

Smarthome là từ để mô tả một ngôi nhà có chứa các thiết bị thông minh được truy cập, theo dõi và điều khiển từ xa Và các thiết bị đều được kết nối với nhau dưới một mạng lưới truyền thông được cài đặt sẵn trong nhà

Các thiết bị thông minh được kết nối với internet và có ứng dụng riêng mà bạn có thể tải về để truy cập và điều khiển qua WiFi

 Điều khiển đèn, quạt trong các phòng của mô hình;

 Điều khiển cửa vào của mô hình;

 Đo nhiệt độ hiển thị LCD;

 Cảm biến ánh sáng, phát hiện vào buổi tối sẽ bật đèn

 Mô hình tượng trung cho ngôi nhà và phần board mạch được thiết kế trên phần mềm Proteus;

 Mô hình được điều khiển và giám sát từ xa qua module Wifi ESP8266;

 Dữ liệu phần mềm Blynk trên điện thoại sẽ được đồng bộ với websever;

 Websever sẽ được viết trên giao thức MQTT;

1.1.5 Lý do bạn nên sử dụng giải pháp nhà thông minh?

Lâu nay, khi bạn vắng nhà, thỉnh thoảng vẫn gợn lên trong tâm trí một vài nghi vấn Không biết mình đã tắt bếp nấu nước sôi chưa? Máy lạnh trong phòng đã tắt chưa? Bọn trẻ ở nhà đang học bài hay xem tivi?

5

Với một ngôi nhà thông minh, bạn sẽ không còn phải lăn tăn lo nghĩ Chỉ cần liếc mắt qua màn hình của chiếc smartphone luôn bên mình là bạn nhanh chóng nắm bắt đầy đủ tình hình ở nhà, dễ dàng giao tiếp và điều khiển các vật dụng nhờ tất

cả cùng được kết nối chung vào một hệ thống nhà thông minh và nối với Internet

ơn nữa, còn có thể tự động hóa các hoạt động trong nhà (nên trước đây thường gọi là nhà tự động) theo ngữ cảnh được lập trình trước, từ ánh sáng, nhiệt

độ, an ninh bảo vệ, cho đến các hệ thống giải trí

Trong nhà thông minh, nhiều vật dụng có thể tương tác ăn ý với nhau để nâng cao mức tự động hóa của ngôi nhà

Ví dụ về nhà thông minh đơn giản như: đèn phòng khách bật sáng khi bạn

mở cửa bước vào nhà; khi bạn rời nhà các thiết bị điện như máy lạnh, quạt, đèn, tivi

sẽ tự động tắt

Tất nhiên một ngôi nhà thông minh bao gồm nhiều hệ thống phức tạp hơn, nhưng tất cả đều hoạt động thông qua nguyên tắc khá đơn giản, gồm các bộ thu nhận và phát tín hiệu

Các thiết bị điện gia dụng, hay đồ vật được nối với thiết bị điều khiển sử dụng điện năng, được trang bị các bộ thu Những bộ thu này sẽ kích hoạt chuyển trạng thái thiết bị khi nhận được tín hiệu lệnh truyền đến từ bộ phát tích hợp trong một thiết bị điều khiển như công tắc hay một chiếc remote, cũng có thể là từ ứng dụng chạy trên máy tính bảng hay smartphone, thậm chí lệnh phát bằng cả giọng nói Phương thức truyền tín hiệu có thể bằng dây dẫn hoặc không dây

“Smart ome" đã không còn là một khái niệm mới trên thế giới Một hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà/ căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, rèm, cửa…nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn hơn

Ở Việt Nam hiện nay, đã có nhiều đơn vị đang phát triển và kinh doanh các dòng công tắc hiện đại cho ngôi nhà thông minh và ngày càng trở nên phổ biến.Là

Đặc biệt, dòng công tắc thông minh của KT Smart Home hiện nay đƣợc kết nối wifi độc lập, dù nhà bạn chỉ lắp 1 công tắc thì bạn vẫn thoải mái điều khiển thiết bị bằng điện thoại của bạn mà không cần phải mất tiền mua thêm bộ điều khiển trung tâm

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Thiết kế và thi công mô hình Ngôi Nhà Thông Minh – Smart Home, với các chức năng cụ thể:

- Điều khiển từ xa các thiết bị điện trong nhà nhƣ quạt, đèn

- Cảm biến chống trộm khi có trộm vào trong nhà

- Dễ dàng điều khiển thông qua điện thoại Smartphone bất kể nơi nào có wifi

- Hệ thống đóng mở cửa tự động có tích hợp thẻ từ

- Hệ thống báo cháy

- Cảm biến chuyển động giúp tự động mở đèn

- Yêu cầu đƣợc điều khiển từ xa các thiết bị qua WIFI là phải chạy một cách chính xác, ổn định, gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ sửa chữa và chi phí thấp

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Tìm hiểu về các hệ thống trong thực tế về nhà thông, tham khảo các mô hình,

đề tài có sẵn

- Làm quen với các linh kiện điện - điện tử ngoài thực tế

7

- Tính toán và thiết kế mô hình smarthome

- Lập trình điều khiển với vi xử lý Arduino

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

- Tham khảo đề tài

- Hoàn thành xây dựng và thi công mô hình smarthome

- Hiểu biết hơn về các ứng dụng thiết kế như Proteus, AutoCad, Arduino IDE,

- Với đề tài này giúp sinh viên có nhiều kiến thức về các thiết bị, tập thói quen nghiên cứu phục vụ công việc, có thể ứng dụng trong thực tế

- Thông qua thi công có thể rút ra những kinh nghiệm và những hướng đi mơi cho những thiết kế sau này

1.6 Kết cấu đồ án:

- Chương 1: giới thiệu đề tài

- Chương 2: Tổng quan giải pháp

- Chương 3: Thiết kế hệ thống nhà thông minh

- Chương 4: Thiết kế thi công mô hình

- Chương 5: Lập trình và điều khiển

- Chương 6: Kết luận

8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

2.1 Tổng quan giải pháp hiện có

Nhà thông minh đang dần trở thành xu hướng mới, có tiềm năng phát triển Ngay từ rất sớm, các ông lớn như Microsoft, Google, Samsung, Amazon,… đã tỏ ra quan tâm và đánh mạnh vào thị trường tiềm năng này với những giải pháp độc đáo Thị trường smarthome Việt Nam cũng không ngoại lệ

Những thiết bị smarthome được phát triển và không ngừng làm mới, và đưa

ra chiến lược căn hộ thông minh Điều này thu hút sự quan tâm rất nhiều của khách hàng

Rất nhiều đại gia công nghiệp, kiến trúc, xây dựng,… trong ngành đã và đang chi ra số đầu tư khủng cho thị trường nhà thông minh mới này Tuy nhiên, họ lại gặp những khó khăn nhất định

Thị trường mới, sản phẩm mới dù cho có nắm chắc những thuận lợi nhất định về thị trường địa phương Xong những nhà đầu tư nước ngoài lại năng động và

có sức cạnh tranh rất lớn

Ngoài ra, người tiêu dùng luôn hướng đến tính đa năng và thích những điều mới mẻ Họ dường như ít khi chọn nhà thông minh với hệ thống các thiết bị cùng chung một hãng.Thay vì đó, họ chọn nhiều nhà cung cấp khác nhau

Chính vì vậy, thị trường thiết bị thông minh lại chiếm ưu thế hơn

2.1.1 Khảo sát tại trong nước

Nhà thông minh ACIS: có trụ sở tại thành phố Hồ Chí Minh

Đây được xem như một trong những doanh nghiệp mạnh và có tiềm lực phát triển cao trong tương lai

Dù thị trường thiết bị thông minh còn khá mới ở Việt Nam nhưng ACIS đã thể hiện mình không thua kém bất kỳ ông lớn nào trên thị trường

9

Hình 2 1: Nhà thông minh ACIS( nguồn internet)

Nhà thông minh Lumi: có trụ sở chính tại Hà Nội Lumi đã đạt được một số thành tựu trong ngành Không những thế, doanh nghiệp này đang có xu hướng vươn

ra thị trường thế giới với một số thiết bị smarthome

Hình 2 2: Nhà thông minh Lumi

10

Nhà thông minh Vsmart: Là một nhánh thuộc tập đoàn VinGroup Đây là doanh nghiệp có tiềm lực phát triển mạnh Hiện tại, VSmart đang tập trung vào tính năng thông minh trên phương tiện giao thông và nhà ở

Hình 2 3: Nhà thông minh VSMART( nguồn Ineternet)

2.1.2 Khảo sát ở nước ngoài

Nhà thông minh đang dần trở thành xu hướng mới, có tiềm năng phát triển Ngay từ rất sớm, các ông lớn như Microsoft, Google, Samsung, Amazon,… đã tỏ ra quan tâm và đánh mạnh vào thị trường tiềm năng này với những giải pháp độc đáo

Thị trường smarthome Việt Nam cũng không ngoại lệ Những thiết bị smarthome được phát triển và không ngừng làm mới, và đưa ra chiến lược căn hộ thông minh Điều này thu hút sự quan tâm rất nhiều của khách hàng.Rất nhiều đại gia công nghiệp, kiến trúc, xây dựng,… trong ngành đã và đang chi ra số đầu tư khủng cho thị trường nhà thông minh mới này Tuy nhiên, họ lại gặp những khó khăn nhất định Sản phẩm mới dù cho có nắm chắc những thuận lợi nhất định về thị trường địa phương Xong những nhà đầu tư nước ngoài lại năng động và có sức cạnh tranh rất lớn.Ngoài ra, người tiêu dùng luôn hướng đến tính đa năng và thích

11

những điều mới mẻ Thay vì đó, họ chọn nhiều nhà cung cấp khác nhau Chính vì vậy, thị trường thiết bị thông minh lại chiếm ưu thế hơn

2.1.3 Lý do bạn nên chọn nhà thông minh

vừa lên giường chùm chăn ấm và chợt nhận ra là mình quên chưa tắt đèn hay chưa? Lúc thì quên chìa khóa, lúc thì quên tắt đèn…Nếu bạn là một người hay quên như thế thì việc điều khiển ngôi nhà của mình chỉ bằng một vài thao tác trên Smartphone

sẽ khiến cho bạn cảm thấy yên tâm hơn rất nhiều.Ngoài ra, các sản phẩm trên thị trường hiện nay còn tích hợp thêm các chức năng hẹn giờ, tạo hoạt cảnh cho các thiết bị điện, điều này giúp chúng ta có thể kiểm soát cuộc sống một cách đơn giản

và khoa học

trường hiện tại đều được thiết kế để có thể hoạt động bằng cách điều khiển qua các thiết bị không dây hoặc điều khiển tại chỗ như công tắc thường Một số dòng sản phẩm như công tắc thông minh KT Smart Home được thiết kế sang trọng, tinh

vi, với hệ thống led hiển thị trạng thái rất thông minh, nút cảm ứng có độ nhạy cao

và thân thiện với người sử dụng

bạn hoang mang, sợ hãi, giải pháp nhà thông minh sẽ là lựa chọn hoàn hảo cho bạn

Hệ thống nhà thông minh được thiết lập các cảm biến xung quanh nhà của bạn Camera sẽ truyền trực tiếp cho bạn những gì đang diễn ra quanh mái ấm của mình

Vì vậy, chẳng còn nhiều lý do để bạn lo ngại về độ an toàn của ngôi nhà, kể cả khi bạn phải đi công tác hay đi du lịch xa

2.1.4 Kết luận

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tỷ lệ phổ cập Internet và smartphone rất cao, công nghệ 5G, cùng với thu nhập giới trung lưu có xu hướng trải nghiệm công nghệ cao đã khiến thị trường smart home trở nên nóng bỏng Hàng loạt hãng

12

cung cấp giải pháp smart home đã xuất hiện trên thị trường Việt Nam, như Schneider, Hager và Legrand (Pháp);TIS Smart Home và Crestron (Mỹ); My Home của Hãng Bticino (Italy), Kawa, Broadlink, Bluetech (Trung Quốc)… Các nhà cung cấp Việt Nam cũng không kém cạnh, với Wesmart smart home, Bkav Smart Home, Acis Việt Nam, E - Smart ome, Gamma…

“Với nhu cầu ngày càng cao và sự bùng nổ của công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT)…, smart home sẽ sớm bùng nổ trong tương lai gần Đây là cơ hội cho các nhà phát triển công nghệ Việt Nam, vốn đi trước 2 - 3 năm so với các hãng công nghệ lớn khác của thế giới trong lĩnh vực này”

Tuy nhiên, điểm hạn chế lớn nhất của các sản phẩm smart home Việt Nam chính là quan niệm của khách hàng, bởi nhiều người không tin vào công nghệ Việt Nhưng trên thực tế, smart home của Việt Nam không thua kém, thậm chí vượt trội

về công nghệ, với giá thành rẻ hơn các nhà cung cấp nước ngoài

định đến đó có phải là một ngôi nhà thông minh hay không Hệ thống điện thông minh trong ngôi nhà bao gồm hệ thống chiếu sáng thông minh, hệ thống rèm cửa tự động, hệ thống kiểm soát môi trường, hệ thống an ninh giám sát

Kiến trúc thông minh: Dường như ai cũng hiểu rằng đối với nhà thông

minh thì một kiến trúc thông minh là điều tất nhiên không thể thiếu được Để có được một kiến trúc thông minh thì nhà sản xuất cần phải linh hoạt trong việc thay đổi các thiết bị lẫn công nghệ trong nhà thông minh để theo kịp với xu thế hiện đại, thiết kế kiểu dáng sản phẩm phù hợp với thẩm mỹ của con người

Nhà thông minh thân thiện với môi trường: Đây không phải là yếu tố

quan trọng nhất trong một hệ thống nhà thông minh, nhưng nó cũng là yếu tố góp phần cho nhà thông minh trở nên hoàn hảo hơn

Một ngôi nhà thông minh thì bên trong nó không thể thiếu được một hệ sinh thái bởi nó sẽ tạo được sự cân bằng về mặt môi trường cũng như thẩm mỹ Và hệ

13

sinh thái trong nhà thông minh sẽ làm cho cuộc sống của bạn được trở nên cân bằng hơn với hệ thống điều hòa môi trường, kiểm soát các thông số môi trường như nhiệt

độ, độ ẩm

Tiết kiệm năng lượng: Đây là vấn đề không thể thiếu được khi nhắc

đến nhà thông minh Và điều đó được thể hiện ở việc là các thiết bị có thể được khai thác và sử dụng tốt nhất nguồn nguyên liệu có sẵn trong thiên nhiên, ví dụ như: sức gió, năng lượng mặt trời, v.v thay cho việc tiêu tốn nhiên liệu sử dụng cho các thiết bị công nghệ hiện đại

2.2 Giới thiệu tổng quan giải pháp của nhóm

Mô hình sẽ là điều khiển và giám sát từ xa qua điện thoại bằng phần mềm Blynk

và web sever :

 Điều khiển đèn, quạt trong các phòng của mô hình;

 Đóng mở của bằng thẻ từ;

 Đo nhiệt độ hiển thị LCD;

 Cảm biến ánh sáng, phát hiện vào buổi tối sẽ bật đèn

 Cảm biến báo cháy phát hiện rò rỉ khí gas

 Cảm biến hồng ngoại giúp phát hiện kẻ trộm đột nhập

 Cảm biến chuyển động giúp phát hiện chuyển động

 Mô hình tượng trung cho ngôi nhà và phần board mạch được thiết kế trên phần mềm Proteus;

 Mô hình được điều khiển và giám sát từ xa qua module Wifi ESP8266;

 Dữ liệu phần mềm Blynk trên điện thoại sẽ được đồng bộ với websever;

 Websever sẽ được viết trên giao thức MQTT;

14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG

MINH

3.1 Tổng quan về nhà thông minh

Nhà thông minh (hay còn gọi là smarthome) có thể hiểu đơn giản là một ngôi nhà được lắp đặt một hệ thống bao gồm các thiết bị như đèn chiếu sáng, hệ thống an ninh, hệ thống rèm cửa, hệ thống giải trí hay là các thiết bị điện tử, điện lạnh khác như là tivi, tủ lạnh, điều hòa, bình nóng lạnh được điều khiển thông qua một phần mềm được cài đặt trên điện thoại, giúp chúng ta quản lý, giám sát ngôi nhà một cách tiện lợi, dễ dàng dù đang ở bất cứ đâu

Đối với một ngôi nhà thông minh, bạn có thể bật tắt các thiết bị trong nhà mà không phải tốn công di chuyển từ tầng này sang tầng khác, phòng này sang phòng khác,…Chúng ta chỉ cần ngồi một chỗ và điều khiển ngay trên điện thoại Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ, nhà thông minh cũng thường xuyên được cập nhật và bổ sung nhiều tính năng tiến bộ mới

Không những thế, các ngôi nhà thông minh hiện nay có thể hoạt động một cách tự động dựa trên thói quen sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình, chẳng hạn như đến giờ đi ngủ, đèn sẽ tự động tắt, hệ thống an ninh sẽ được kích hoặc, hoặc khi bạn đi làm thì hệ thống chiếu sáng cũng như điều hòa, tivi sẽ tự động tắt,…

3.2 Thiết kế bản vẽ kỹ thuật:

3.2.1 Giới thiệu phần mềm Autocad:

Hiện nay AutoCAD được sử dụng khá phổ biến trên thế giới Ở Việt Nam phần mềm này được sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó còn được mở rộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng

Phần mềm AutoCAD cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất về thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên

15

những bộ phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ biến của phần mềm AutoCaD

3.2.2 Chi tiết bản vẽ kỹ thuật

Hình 3 1: Mặt bằng mô hình nhà thông minh CAD tỉ lệ 1:2

Dựa trên thông số bản vẽ với thực tế cho ra tỷ lệ mô hình là 1:100

1 Vị trí số 1 là hành lang cửa vào:

a.Thông số:

 Chiều dài: 20cm

17

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

4.1 Sơ đồ và các tính năng của mô hình

Hình 4 1: Sơ đồ khối linh kiện trên proteus

Sơ đồ bao gồm các khối như sau:

 MCU: Khối vi điều khiển

 POWER: Khối nguồn

 DRIVER: Khối điều kiển chuyển động

 SENSOR: Khối cảm biến

 WIFI: Khối mạng

 LCD: Khối hiển thị

 ID CARD: Khối khóa từ

 BUTTON: Khối nút nhấn

19

 Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V

 Dòng đáp ứng tối đa là 3A

Thông số kỹ thuật

 Model: DS-213 Cấu trúc tiếp xúc:

 Thường mở Công suất làm việc: 125V 1A / AC

 Công suất tối đa: Điện trở tiếp xúc 250V 1A

 Đường kính ren: 8mm/10mm

 Số chân: 2

 Tuổi thọ: 20.000 Lần

 Ổn định khi sử dụng trong thời gian dài

Hình 4 6: Hình cảm biến khí GAS M-Q2 (nguồn từ sản phẩm ĐATN)

Khoảng cách làm việc hiệu quả 2 ~ 5cm, điện áp làm việc là 3.3 V đến 5V

Độ nhạy sáng của cảm biến vật cản hồng ngoại đƣợc điều chỉnh bằng chiết áp,

23

Hình 4 8: MODULE cảm biến hồng ngoại (nguồn từ sản phẩm ĐATN)

Sơ đồ chân cảm biến vật cản hồng ngoại

Hình 4 9: Sơ đồ chân cảm biến hồng ngoại(nguồn Internet)

24

3 Cảm biến quang trở ánh sáng

Cảm biến ánh sáng quang trở CDS Light Sensor có tích hợp sẵn opamp và biến trở so sánh mức tín hiệu giúp cho việc nhận biết tín hiệu trở nên dễ dàng, thường được sử dụng để nhận biết hay bật tắt thiết bị theo cường độ ánh sáng môi trường

25

4 Cảm biến chuyển động MH-SR602

Được sử dụng làm mô-đun cảm biến hồng ngoại cơ thể người bằng nhiệt điện Mô-đun này có khoảng cách phát hiện lên đến 5 mét Nó có thể được sử dụng cho đèn cảm biến cơ thể, báo động, an ninh

 Khoảng cách phát hiện: lên tới 5 mét; khuyến nghị 0-3,5M

 Đầu ra: mức cao H = 3,3V, mức thấp Low = 0V

 Nguồn điện DC: 3.3V-15V

 Dòng không tải: 20uA

Hình 4 11: Cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn từ sản phẩm ĐATN)

26

Sơ đồ chân cảm biến chuyển đông MH-SR602

Hình 4 12: Sơ đồ chân cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn Internet)

 Phiên bản firmware: NodeMCU Lua

 Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102

 GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU

 Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin

 GIPO giao tiếp mức 3.3VDC

 Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash

 Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino

 Kích thước: 25 x 50 mm

28

Hình 4 14: Kit RF Wifi ESP8266(nguồn Internet)

Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102

Hình 4 15: Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266

29

4.1.4 Khối hiển thị

Màn hình LCD 1602 sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ dàng sử dụng hơn nếu đi kèm mạch chuyển tiếp I2C

 Có thể đƣợc điều khiển với 6 dây tín hiệu

 Có bộ ký tự đƣợc xây dựng hỗ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêm HD44780 datasheet để biết thêm chi tiết

Hình 4 16: lcd 1602(nguồn Internet)

30

Sơ đồ chân màn hình LCD

Hình 4 17: Sơ đồ chân màn hình lcd 1602(nguồn Internet)

Nút nhấn dùng để thay đổi và tùy chỉnh thẻ từ và thao tác tay

Trong những trường hợp không ở gần các thiết bị di động vẫn có thể sử dụng

để bật tắt nhưng thiết bị như quạt, đèn, …

Hình 4 19: Nút nhấn DS-213(nguồn Internet)