Nghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minh (Đồ án tốt nghiệp)

Nghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minhNghiên cứu thiết kế và xây dựng công tắc điều khiển từ xa không dây kết nối với bộ điều khiển trung tâm trong ngôi nhà thông minh

B GIÁO D O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

H I PHÒNG - 2017

B GIÁO D O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

Sinh viên:

ng d n: TS Nguy n Tr ng Th ng

-o0o -Sinh viên : MSV : 1312102015

-nhà thông minh

H i Phòng nói chung, các th y cô trong n n t y

M C L C

L I M U .1

T NG QUAN NHÀ THÔNG MINH 2

1.1.GI I THI U CHUNG V NGÔI NHÀ THÔNG MINH 2

1.1.1.Khái ni n 2

1.2 CÁC TIÊU CHU N NGÔI NHÀ THÔNG MINH 3

1.3 M T S NGÔI NHÀ THÔNG MINH TRONG TH C T 4

1.3.1 Ngôi nhà thông minh Vi t Nam 4

1.3.2 Ngôi nhà thông minh Home Automation , Inc (Vi t t t là HAI) 5

n thi t k m t ngôi nhà thông minh 11

1.3.4 Gi i thi u m t s công ngh s d ng trong ngôi nhà thông minh 16

U KHI N T XA B VÀ CÁC LINH KI N S D NG 26

2.1 GI I THI U KHI N T XA 26

u khi n t xa b ng sóng h ng ngo i 26

u khi n t xa b ng t n s vô tuy n (RF) 29

2.2 GI I THI U LINH KI N S D NG 33

2.2.1 B thu phát RF 315Mhz 4 kênh(có ch t) 33

- le 34

n tr 36

2.2.4 Diode 37

38

2.2.6 Transistor c1815 39

2.2.7 T n 40

THI T K VÀ THI CÔNG 43

NG THI T K 43

3.2 THI T K M CH 43

kh i 43

3.2.2 Ch m v c a t ng kh i 43

nguyên lý 47

3.2.4 Mô ph ng toàn m ch 48

nguyên lí hoàn ch nh 49

3.3 THI CÔNG LÀM M CH 49

3.3.1 Chu n b linh ki n: 49

3.3.2 Hàn linh ki nguyên lí 50

ng d n s d ng 52

3.4 K t n i v i b u khi n trung tâm 53

3.4.1 Gi i thi u v b u khi n trung tâm Geeklink Thinker GT-1 53

3.4.2 K t n i v i b u khi n trung tâm Geeklink 56

K T LU N 61

TÀI LI U THAM KH O 62

L I M U

Ngày nay v i s phát tri t b c c a khoa h c k thu

cho cu c s ng c i ngày càng tr i Sphát tri n c n t o ra hàng lo t nh ng thi t b v m

n i b chính xác cao, t truy n t i nhanh, g n nh là nh ng y u

t r t c n thi t cho ho ng c t hi u qu cao

n t thành m t ngành công nghi m v n t

ng nh i không ng ng t

nghi p n nhu c u thi t b i s ng hàng ngày

M t trong nh ng ng d ng quan tr ng trong công ngh n t là kthu t u khi n t xa n l n trong vi u khi n các thi t b

t xa hay nh ng thi t b i không th tr c ti p tr v n hành u khi n

Xu t phát t ng d ng quan tr ng này, qua th i gian tìm hi u, h c t p

ng em n tài t t nghi p Nghiên c u thi t k và xây d ng

d án g

T ng quan nhà thông minh

u khi n t xa b phát RF và các linh ki n s d ng

Thi t k và thi công

T NG QUAN NHÀ THÔNG MINH

Nhà thông minh(ti ng Anh: home automation, smart home ho c Intellhome) là ki c l t các thi t b n, n t có tác d ng t

ng hóa hoàn toàn ho c bán t ng, thay th i trong th c hi n

m t s thao tác qu n lý u khi n H th n t này giao ti p v i chnhân nhà thông qua b n t t trong nhà, ph n m n tho i di ng,máy tính b ng ho c m t trang web

Hình 1.1: Nhà thông minh.

dùng trong nhà t phòng ng , phòng

u g n các b u khi n t có th k t n i

v i Internet và n tho ng, cho phép ch u khi n v t d ng t

xa ho c l p trình cho thi t b nhà ho ng theo l

gia d ng có th hi c ngôn ng c a nhau và có kh i nhau.

Có nhi u cho nhà thông minh, tuy v n công nghi t ra cho nó và do v y th ng nhà thông minh r t phân m nh Các gói nhà thông minh hi n nay s d ng các giao th c riêng cho t i nhau Các công ty cung c p nhà thông minh h n ch vi c l p c a cá nhân b ng cách không cung

c p tài li u chi ti t v s n ph m và ki n các cá nhân ra tòa

1.2.

nhu công

m

i chungcác

.

, 4 thermostats Omni

, email, camera giám sát theo yêu

,

in

y ra

,

50Hz-Smart switch.

:sáng (Dimmer), (Switch),

module)

1.3.2.4.

hình smartphone

1.3.3.

cho

ng

c.

-wave(Zensys), RadioRA(Lutron),Vizia RF(ACT).

-1.3.4 ngôi nhà thông minh

a Gi i thi u chung

-

-

PPZW có

hông dây Wi-Fi

c L t

1.3.4.3.

Hình 1.17: Camera thông minh.

Camera 1/4" 1.0 Megapixel cho hình nh rõ nét v i HD 720

K t h p v i c a t , h ng ngo i và remote thành h th ng báo tr m

hi u qu

K t n i v i wifi ho c cáp m ng lan nhà b n m t cách d dàng

Có th xoay d dàng v ( chi ( chi u d c).

U KHI N T XA B PHÁT RF

VÀ CÁC LINH KI N S D NG

u khi n t xa hay vi n khi n (remote controller) là thành ph n c a

m t thi t b n t ng là TV, , máy hát, u hòa, qu t

c s d u khi n chúng t m t kho ng cách ng n không qua dây

d u khi n t c phát tri n và nâng c p trong nh ng

n có thêm k t n i Bluetooth, c m bi n chuy ng và

ch u khi n b ng gi ng nói

u khi n t ng s d ng tia h ng ngo i i dùng ra

l nh cho thi t b chính thông qua m t s nút nh i các thi t l p khác nhau Trong th c t , t t c các ch các thi t b n t

hi u có th u ch u khi n t xa, trong khi các nút trên thi t b chính ch có m t s ít các nút chính thi t y u

H u h u khi n t xa giao ti p v i các thi t b c a mình thông qua tín hi u h ng ngo i và m t s ít dùng sóng vô tuy n ng tín

hi u t u khi n t c mã hóa và yêu c u thi t b chính ph i cùng thu c m t dòng s n ph u c th u khi n t làm vi c v i h u h t các thi t b

hi u ph bi n

2.1.1 u khi n t xa b ng sóng h ng ngo i

2.1.1.1 Khái ni m chung

Tia h ng ngo i là b n t v i b c sóng ánh sáng nhìn th c sóng c a tia b c xa viba Ánh sáng h ng

ngo i không th nhìn th c b ng m ng, tia h ng ngo i có th c

c sóng Tia h ng ngo i có th truy

Kh i thi t b phát: g m m t hay nhi u led phát h ng ngo i.

thu h ng ngo i

Kh i thi t b thu: là led thu ho c thi t b thu h ng ngo i

Kh i khu c tiên khu i tín hi u r i tách sóng nh m tri t tiêu sóng mang và tách l y d li u c n thi t là mã l nh

2.1.1.3 m

Nh g n, d thi t k l tin c y cao

u khi c nhi u thi t b

Chi phí không cao, ti n d ng

Ph m vi s d ng ng n, t m xa ho ng kho ng 10m

Do tuân theo tích ch t chuy n th ng c a ánh sáng nên IR không th

ng hay truy n vòng qua các góc

ng c a nhi u ngu n nhi u h ng ngo t tr i,

nh quang và b c xa c i

c Kh c ph c

Kh c ph c b ng cách s d ng b l c ho c phát trên nh ng t n sriêng bi t do thi t b phát ra

Hi n nay, ta s d ng thi t b u khi n IR cho h u h t các v t d ng

u khi u hòa, nhiNgoài ra h ng ngo , truy n thông, nhìn ban

m

2.1.2 u khi n t xa b ng t n s vô tuy n (RF)

2.1.2.1 Khái ni m chung

300 GHz Gi n t khác, chúng truy n v i v n t c ánh sáng.

Sóng vô tuy n xu t hi n t nhiên do sét, ho c b ng thiên

i t o nên dùng cho radar, phát thanh, liên l c

vô tuy ng và c nh và các h th ng d ng khác Thông tin vtinh, các m ng máy tính và vô s các ng d ng khác

Các t n s khác nhau c a sóng vô tuy c tính truy n lan khác nhau trong khí quy t, sóng dài truy ng cong c t, sóng ng n nh ph n x t t n ly nên có th truy n r c sóng

Kh i mã hóa: bi c t o ra t bàn phím

Kh i da ng cao t n: t ng bên trong máy phát, có nhi m v

chuy n ch tín hi u khi n trong không gian

Hình 2.4: kh i thu sóng vô tuy n

Kh i khu i cao t n: khu tín hi cao t c

t bù l ng c n t tiêu hao khi lan truy n trong

ng

Kh ng n ng cao t n hình sin bi ng

ng m t chi u thành xoay chi u có t n s yêu c u kh ng n i là

u khi n b ng tia h ng ngo u ánh sáng, nó

l i truy n sóng vô tuy ng v i các l nh nh phân B ph n thu sóng

vô tuy n trên thi t b u khi n nh n tín hi u và gi i mã nó So v i l i

u khi n IR, l i th l n nh t c a nó chính là ph m vi truy n t r ng, có th

s d ng các thi t b u khi ng th i có th u khi n

Hay b ng nhi u gây méo ho c sai tín hi u

Mã hóa ph c t hi phí cao do linh ki n vào thi t b t

c K

Tránh nhi u sóng b ng cách truy n các t n s c bi t và nhúng mã

k thu t s a ch c a thi t b nh n trong các tín hi u vô tuy u này giúp

b thu vô tuy n trên thi t b h ng m t cách chính xác

u khi n cho nhi u v t d t b m c a gara

xe, h th ng cho xem các lo n t t xa th m chí ki m soát v tinh

- Chân VT(Valid Transmission): Chân báo tín hi u khi nh n d li u (

tr ng thái ch u ra 0,khi có tín hi u lên 1 và tr v 0 khi không còn tín hi u)

- Tín hi u ra : D0,D1,D2,D3

- u ra m c 0,khi có tín hi u các chân lên 1

- Th ng: 10ms

- Th i gian nh hãm: 5ms

- Nhi ho ng: -45oC 75oC

Relay 5 chân SRD 12VDC là lo i linh ki

gi n Nó g m 2 phâng chính là cu n hút và các ti m.C u t o c a relay

mô t trong hình

c n i vào cu n vào cu n hút shút ti p m chuy n t v trí 4 xu ng ti m 5

n áp (n u là lo t 12V DC vào dây).Chân 4, chân 5 ti m

ng d ng c a relay:

R - c dùng khá thông d ng trong các ng d u khi ng

n tr là linh ki n th ng có tác d ng c n tr c n

tr c s d ng r t nhi u trong các m n t n tr c a dây d n có tr

s n tr l n hay nh tùy thu c vào v t li u làm dây,t l thu n v i chi u dài

và t l ngh ch v i ti t di n dây d n

Công th c tính :

ho c R=

n tr su t c a v t li u 2/m

n th n th 1 chi u.Tùy lo i c a diode

mà ta có th ch c dòng t n lo i công su t cao có th c u

y u là lo c tính kthu n c a diode ch n t c t i

c tính này s do nhà s n xu t cho bi t

là mi n g c(base).Ba chân kim lo i g n v i ba mi ng v i ba c c emtter(E),base(B),collecter(C) , c a transistor.

Dòng t c C là : 100mA

Ch a transistor ch y u là khu i tín hi t các m n

Khi t x n áp trên t t tr s VDC s gi m d n 0V theo hàm s i v i th n u t khi x c tính theo công th c :

T: Th i gian t n là giây(s)

e = 2,71828

là -s)Công th c tính c a t :

: là h ng s n môi

S: là di n tích b m t t m2

d : là b dày ch n môi

2.2.8 B ngu n

THI T K VÀ THI CÔNG

G m 2 ph n:

1 Thi t k và thi công m u khi n 4 thi t b t xa b ng sóng RF

2 K t n i m ch v i b u khi u khi n thi t b qua internet

Kh i ngu n t n th nh cung c p an toàn cho

m ch Do dùng ngu n có s n 12VDC nên ta dùng IC t o ngu cung c p cho m ch

c xem là m t thi t b b o v M u khi n m ch và c

u khi n ngu n K t c u relay g m có 1 lõi s t ,1 cu n t và ti p các ti p

m

Relay có 2 m ch : m u khi n (1-3) và m ch t i (2-4) m u khi n có 1 dây nh trong khi m ch t i có 1 công t c.

Relay ng t: khi dòng ng ng ch y qua m u khi n (chân s 1 và s3) relay tr nên ng t.Không còn t ng ti m h ra và dòng b

y qua chân s 2 và s 4 relay bây gi ng t

Hình 3.7: nguyên lí relay

3.2.3 S nguyên lý

M c v b ng ph n m m Proteus 8.1

Kh i m ch khu i tín hi t dòng 220VAC-12A-50/60Hz

dòng 220V ch y qua thông m ch làm cho thi t b TB1 ho ng

3.2.4 Mô ph ng toàn m ch

Hình 3.2: Mô ph ng ho ng c a m ch s d ng ic 89c51

3.2.5 nguyên lí hoàn ch nh

Hình 3.3: M ch nguyên lí hoàn ch nh 3.3 THI CÔNG LÀM M CH

3.3.1 Chu n b linh ki n:

B ng 3.1 : Danh sách linh ki n.

Hình 3.4: M ch sau khi hàn xong.

Hình 3.5: Ki m tra m ch.

- N i t i (thi t b c n t t, m ) v ch thu (trên m i

báo sáng khi nh n tín hi u m cho t ng

- G n 2 pin ti u (lo câp ngu n cho m ch phát (Remote)

+ B o qu n m u khi n thi t b t xa trong h p và

ng t , nhi m t

3.4 K t n i v i b u khi n trung tâm

3.4.1 Gi i thi u v b u khi n trung tâm Geeklink Thinker GT-1

Thi t b u khi n Geeklink Thinker GT-1 n m t

t phá m c nhà thông minh không dây Gi i thi t b c k t n i d u khi n tr c ti p và tr c quan trên chính smartphone c a b n

tri t h c T u khi n trung tâm Thinker GT- i Mang t i

nh ng ti n l i và h u ích khi chúng ta s d ng thi t b này

u khi n nhà thông minh Thinker có kh u khi n

m i thi t b n m t cách thông minh V i kh g h c h i tcác remote h ng ngo i c u hòa, HD player, qu n các remote

b t tivi sang ch xem video, b n b ,

t ng t t nhi u và r t nhi u các công vi c mà thi t b này có th làm Gi c t ng hóa ngôi nhà c a b n s tr nên

d h t R t hi y ti n l i

Nh i b n c a b n s tr m tr khen ng i khi th y b u khi n thi t b trong ngôi nhà mà b n không ph Và ngôi nhà c a

- APP: Android, IOS

- Ngu n : DC 5V/1A Micro USB

- c : 10cm*4.5cm*14.7cm

u khi n thi t b trong nhà t xa , ta s s d ng b

u khi n trung tâm Geeklink Thi t b này s h c l nh t chi u khi n

i B u khi n trung tâm s k t n i v i wifi trong nhà , thi t b sgiao ti p v i smart phone thông qua 1 ph n m m n tho i n n t ng Androi u khi n tho i b t thi t b thì b u khi n trung tâm s phát ra l n thi t b thu tín hi u (m ch thu RF) mcho thi t b ho ng

3.4.2 K t n i v i b u khi n trung tâm Geeklink

Hình 3.10: K t n i v i b u khi n trung tâm Geeklink

3.4.2.1 Cài ph n m m trên smartphone

Do s d ng thi t b Galaxy S4 nên s lên tìm ph n m m Geeklink

trên CH Play i v và cài t ph n m n tho i c a mình

Hình 3.11: Ph n m m Geeklink.

3.4.2.2.

Sau khi t i ph n m m v , chúng ta s c n m t tài kho

p vào ng d ng

n tho i s hi n giao

di n k t n i v i thi t b u khi n trung tâm Geeklink, t i giao di n chính n

p t c

Hình 3.13: K t n i v i b u khi n trung tâm Geeklink

m b o r ng b u khi n trung tâm Geeklink và smartphone cua chúng ta k t n i t i cùng m t wifi k t n i các thi t b , h c l nh, l p thói

u khi n trung tâm ta

ch p nháy liên t c

nh p m t kh u wifi mà smartphone k t n i kho k t n i v i b u khi n trung tâm

3.4.2.3 H c l nh t remote

t n i thành công v c ti p theo là cho nó

h c l nh c u khi n m ch làm ra (remote)

c 1 : vào giao di n c a màn hình ch n ch c l nh

n 1 nút b t k ch v a Geeklink khi thnháy t c là b i và thao tác trên smartphone

c b t t t thi t b mà không c a

Hình 3.14: Giao di n h c l nh.

c trên , bây gi chúng ta có th b t t t thi t

b trong nhà t m t n i mang internet B n ch c n b t n tho p vào ph n m m và thao tác b t t t trên màn hình

K T LU N

Sau g n 3 tháng tìm hi u thi t k và thi công m u khi n thi t

b t xa b ng sóng RF k t n i v i b u khi c hi n thành tài K t qu c m ch hoàn ch nh ,m ch ch y nh ,k t n i thành công v i b u khi n trung tâm Geeklink

u khi c 4 thi t b sinh ho thông qua m ng internet c nhi u kinh nghi m trong thi t k , gia công