Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng smartphone

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Đề tài “Nghiên cứu – thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng Smartphone” tập trung các nội dung sau: - Giới thiệu các thiết bị điện sử dụng trong công nghiệp và

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Ngày……tháng……năm……

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày……tháng……năm……

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Đề tài “Nghiên cứu – thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng

Smartphone” tập trung các nội dung sau:

- Giới thiệu các thiết bị điện sử dụng trong công nghiệp và dân dụng

- Tìm hiểu về cấu trúc chương trình cho ESP8266 và Arduino IDE

- Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị điện trong nhà

- Tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, Module thời gian thực, cảm biến gas, cảm biến chuyển động, Module Wifi ESP8266, Arduino Nano

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Quảng Bình và các thầy cô giáo trong khoa Kỹ Thuật – Công Nghệ Thông Tin đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến

thầy TS.Nguyễn Văn Sum đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em

trong suốt quá trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học và công tác sau này Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 5

LỜI CẢM ƠN 6

MỤC LỤC 7

PHẦN MỞ ĐẦU 9

1 Giới thiệu đề tài 9

2 Lý do chọn đề tài 9

3 Mục đích nghiên cứu 10

4 Giới hạn đề tài 10

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 11

1.1 Đặt vấn đề 11

1.2 Ý tưởng thiết kế 12

1.3 Phương pháp nghiên cứu 12

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

VÀ DÂN DỤNG 14

2.1 Hệ thống chiếu sáng 14

2.1.1 Các hệ thống chiếu sáng 14

2.1.1.1 Đèn sợi đốt (GLS) 15

2.1.1.2 Đèn Halogen- Vonfam 16

2.1.1.3 Đèn huỳnh quang 16

2.1.1.4 Đèn huỳnh quang compact 18

2.1.1.5 Đèn LED 18

2.1.1.6 Đèn led quả chanh 19

2.1.2 Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả 19

2.1.3 Bảo dưỡng chiếu sáng 20

2.2 Các linh kiện điện tử 20

2.2.1 Module 4 relay (5VDC) 20

2.2.2 OLED I2C 0.96 Inch 21

2.2.3 Arduino Nano CH340 22

2.2.4 DHT11 23

2.2.5 Adapter 5VDC-2A 24

2.5.6 Cảm biến khí ga 25

2.5.7 Cảm biến chuyển động (HC - SR501) 26

2.5.8 Mạch còi 26

2.5.9 Module thời gian thực 27

2.5.10 ESP8266 V12 28

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ MODULE ESP 8266 VÀ ARDUINO 31

3.1 Giới thiệu về module ESP8266 31

3.1.1 Thông số kỹ thuật 31

3.1.3 Chức năng của mudule ESP8266 34

3.1.4 Các lệnh cơ bản dùng cấu hình module wifi ESP8266 34

3.1.5 Các loại module khác cho ESP8266 trên thị trường 37

3.1.6 Kết luận 39

3.2 Giới thiệu Arduino 40

3.2.1 Giao diện của phần mềm IDE 40

3.2.2 Cấu trúc của một chương trình trong phần mềm IDE 42

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ 45

4.1 Thiết kế phần cứng 45

4.1.1 Sơ đồ nguyên lý 45

4.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến 45

4.1.1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch Module 4 Relay 47

4.2 Thiết kế phần mềm 48

4.2.1 Lưu đồ thuật toán 48

4.2.1.1 Lưu đồ thuật toán cảm biến 48

4.2.1.2 Lưu đồ thuật toán mạch Module 4 Relay 49

4.3 Cài đặt và ứng dụng Smartphone 50

4.4 Một số hình ảnh của sản phẩm 53

CHƯƠNG V TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 56

5.1 Tổng kết 56

5.2 Hướng phát triển đề tài 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu đề tài

Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng cao thì việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày càng cần thiết Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện

tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin

Trong thời kỳ phát triển hiện nay, điện thoại di động là một thiết bị không thể thiếu trong cuộc sống Ngoài chức năng nghe và nhận cuộc gọi còn có khả năng nhắn tin, giải trí, xem phim, chơi game, chụp ảnh… điện thoại còn có khả năng giám sát và điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Thay vì phải tự tay khởi động các thiết bị thì chúng ta chỉ cần ngồi một chỗ mà vẩn điều khiển được các thiết bị của mình giống như một chiếc điều khiển từ xa chỉ với một chiếc điện thoại di động thông qua kết nối Internet/Wifi

2 Lý do chọn đề tài

Ngày nay công nghệ điện thoại di động ngày càng một phát triển mạnh Điện thoại trở thành một nhu cầu không thể thiếu được của con người trong nhịp sống hiện đại, chiếc điện thoại gần như lúc nào cúng ta mang theo bên người Bởi vậy ngoài khả năng nghe, gọi, nhắn tin, truy cập internet, giải trí… thì một câu hỏi được đặt ra là: có thể dùng điện thoại di động điều khiển các thiết bị điện như tủ lạnh, tivi, điều hòa nhiệt

độ, máy móc, đèn chiếu sáng, bình nóng lạnh… hay không?

Trong thực tế cuộc sống không ít lần chúng ta đi đến công ty hay đi ra ngoài

mà quên không tắt máy tính, điều hòa, tivi…và nhiều khi chúng ta phải trở về nhà chỉ

để tắt các thiết bị điện này bởi nhiều lý do như: nguy cơ cháy nổ, hỏng hóc, nguy hiểm, tốn điện… Trong những ngày đông lạnh trước khi đi làm về chúng ta muốn có sẳn nước nóng để tắm cho thoải mái sau một ngày làm việc hay chúng ta muốn ngồi một chổ để điều khiển công việc từ xa…vv

Trên cở sở và yêu cầu từ thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của phát triển công nghiệp, nông nghiệp công nghệ cao, cộng với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử Phát triển kỹ thuật điều khiển tự động từ khoảng cách xa trong nông nghiệp, công nghiệp đang là xu thế phát triển trong và ngoài nước

Suất phát từ yêu cầu thực tế cuộc sống, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu - Thiết kế

hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng smartphone” để nghiên cứu thu, phát tín hiệu

từ module wifi ESP8266 để giải mã rồi đưa ra các tín hiệu điều khiển bật, tắt, điều chỉnh thiết bị điện Với khả năng này chúng ta chỉ cần mang điện thoại ra và nhập mã điều khiển là có thể yên tâm các thiết bị điện chúng ta ở trạng thái tắt, bật theo ý muốn

3 Mục đích nghiên cứu

Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích thiết kế một hệ thống điều khiển tự động nhà kính từ xa bằng ĐTDĐ hoàn chỉnh Hệ thống tích hợp module điều khiển.Việc sử dụng ĐTDĐ để điều khiển thiết bị điện giúp chúng ta thuận tiện hơn trong việc kiểm soát, tiết kiệm được nhiều thời gian, nhân lực trong việc điều khiển các thiết bị một cách chủ động và ở một khoảng cách xa

4 Giới hạn đề tài

Để thực thi một hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua là rất phức tạp và rất tốn kém, đòi hỏi phải có một lượng thời gian, kiến thức nhất định, bên cạnh đó còn là vấn đề tài chính Với lượng thời gian và kiến thức có hạn, trong đề tài này chúng tôi chỉ thực thi một phần của hệ thống hoàn chỉnh Do đó, chúng tôi tập trung vào các vấn

đề sau:

- Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng smartphone

- Xây dựng lưu đồ thuật toán để điều khiển hệ thống

- Viết chương trình điều khiển các thiết bị điện trong nhà bằng smartphone, và giám sát các thông số nhiệt độ, độ ẩm trong nhà hiển thị trên LCD

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa hiện đại hóa, nông nghiệp cũng đang phát triển không ngừng bằng việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống, tiết kiệm năng lượng, thời gian, tiền bạc Việc áp dụng tiến bộ khoa học đời sống hàng ngày là hướng đi tất yếu, đúng đắn để xây dựng một nền công nghiệp hiện đại

Trước những yêu cầu như thách thức trên chúng em đã quyết định phát triển một hệ thống quản lí các thiết bị điện trong nhà từ xa qua qua internet, wifi dưới dạng phần mềm lập trình

Toàn bộ hệ thống trong nhà như ánh sánh, âm thanh, máy điều hòa, quan sát an ninh, cửa động, chuông, máy móc….đều được lập trình để có thể hoạt động độc lập, hoặc phối hợp thành một hệ thống đông nhất theo chương trình lập sẳn hay theo điều khiển từ xa của chủ nhân

Hệ thống có thể hoạt động dưới sự giám sát, tùy chọn của chủ nhân cho từng thiết bị điện dưới dạng trạng thái On - Off hoặc có thể hoạt động dưới dạng cho từng chủ đề cho từng hoàn cảnh, thời gian khác nhau qua các chế độ: night, morning, outside, vacation… Các chế độ hoạt động này sẻ được thiết lập trước cho từng thiết bị

và sẻ hoạt động theo khoảng thời gian được cài đặt bởi chủ nhân Bằng các chế độ này người dùng có thể nhấp ngón trỏ 1,2 lần là có thể điều khiển thiết bị điện trong nhà theo từng kịt bản mà mình đã đặt sẳn

Không những điều khiển được toàn bộ hệ thống người dùng còn biết được trạng thái của toàn bộ hệ thống Người dùng sẻ được cảnh báo về an ninh, nhiệt độ, mức tiêu thụ điện năng… Từ đó người dùng sẻ có những biện pháp và tùy chỉnh giúp ngôi nhà, xưởng sản xuất công nghiệp trở nên tiện nghi, an toàn, tiết kiệm, lợi thế kinh tế cao…

Tất cả các yêu cầu trên sẽ được thực hiện dưới dạng phần mềm điện thoại.Với khả năng kết nối và điều khiển qua smartphone, giờ đây người dùng sẻ không còn lo lắng về thiết bị điện của mình Chỉ cần 1 chiếc điện thoại thông minh kết nối internet thông qua mạng wifi hay 3G là người dùng có thể theo dỏi và điều khiển các thiết bị điện của mình theo mong muốn

Theo đó, chỉ cần một chiếc máy tính bảng hay điện thoại thông minh có kết nối mạng, các thiết bị cảm ứng và phần mềm điều khiển tự động từ xa sẽ giúp nông dân

biết vườn cây nào cần bón phân gì, số lượng bao nhiêu, diện tích nào cần tưới nước, tưới bao nhiêu là vừa Căn cứ vào các dữ liệu đó, máy tính sẽ cho nông dân biết cần phải điều chỉnh các chỉ tiêu nào và mọi hoạt động đều được điều khiển thông qua các thiết bị thông minh Việc áp dụng công nghệ kỹ thuật, khoa học kỹ thuật đặc biệt là điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất thật sự đã mang lại hiệu quả to lớn và là yếu

tố quyết định đến sự phát triển của ngành nông nghiệp hiện đại

Ở nước ta ngành công nghiệp là một ngành kinh tế hàng đầu Đi cùng với sự phát triển của thế giới, nền công nghiệp công nghệ cao đã bắt đầu xuất hiện ở nước ta

từ cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI Và đến nay việc tạo ra những ngôi nhà thông minh, khu công nghiệp hiện đại bằng công nghệ Vậy nên việc sử dụng mô hình điều khiển

tự động vào công nghiệp, đời sống cần được phát triển và áp dụng rộng rải hơn để nước ta sẽ trở thành một nước công nghiệp hiện đại trong tương lai

Việc phát triển ứng dụng công nghệ khoa học tiên tiến và khoa học kỹ thuật đặc biệt là điều khiển tự động thiết bị điện trong công nghiệp, đời sống củng như các ngành khác rất quan trọng Là một trong những yếu tố quyết định đến sự phát triển kinh tế trong một quốc gia Từ đó, chúng tôi đưa ra ý tưởng đó là điều khiển thiết bị điện từ xa bằng ĐTDĐ nhằm giúp giám sát nhà kính một cách chủ động, thuận tiện, an toàn, tiết kiệm thời gian, tiền bạc, nhân lực

Điều khiển các thiết bị trong nhà kính từ xa bằng ĐTDĐ thông qua module truyền nhận wifi module ESP8266, giá thành thấp hiệu suất cao rất phù hợp với việc thiết kế các thiết bị điện điều khiển từ xa Xây dựng phần mềm điều khiển trên ĐTDĐ giúp chúng ta có thể tự động điều khiển và giám sát môi trường xung quanh một cách chủ động và tiện lợi và đặc biệt là ở một khoảng cách xa thông qua hệ thống cơ cấu chấp hành và hệ thống cảm biến

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này chúng tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí

về điện tử và truy cập từ mạng Internet

+ Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet

+ Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, chúng tôi đã lắp ráp thử nghiệm một vài mô hình

từ đó chọn lọc những mô hình tối ưu

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

VÀ DÂN DỤNG

Tùy theo loại ngôi nhà, yêu cầu của từng người, giới hạn về kiến trúc và nhiều yếu tố khác, có thể tổ chức hệ thống điều khiển và tự động hóa theo các yêu cầu phù hợp Yếu tố chung nhất cần đảm bảo là tính linh hoạt cho các nhu cầu thiết kế khác

nhau Có ba phương pháp thiết kế chiếu sáng:

 Thiết kế tập trung: hệ thống thiết kế tập trung khi mọi mạch điện 220V đều bắt nguồn từ một tủ điều khiển và hoạt động theo sự điều khiển của một hệ thống điều khiển trung tâm

 Thiết kế phân tán: sử dụng khi mà các bộ đèn được thiết kế theo yêu cầu của từng khu vực trong nhà, hoặc dùng một chuỗi các bộ đèn đồng nhất và điều chỉnh công suất chiếu sáng của từng bộ đèn sao cho tương thích với yêu cầu chiếu sáng của từng khu vực

 Thiết kế lai ghép: kết hợp tập trung và phân tán

Thiết kế chiếu sáng là sự kết hợp của cả khoa học và nghệ thuật Trong phạm vi

đồ án này, em xin tập trung vào khía cạnh khoa học hay nói cách khác là về phương diện cách thức điều khiển ánh sáng và ứng dụng của chúng trong cuộc sống thực tế Một thiết kế chiếu sáng tốt cần phải thỏa mãn một số tiêu chí sau:

 Cung cấp đủ ánh sáng phù hợp với từng yêu cầu của mỗi vị trí trong ngôi nhà

 Đảm bảo chất lượng chiếu sáng

 Đáp ứng được chi phí

 Quan tâm đến tính thẩm mỹ của các đèn được lựa chọn

 Hệ thống quản lý chiếu sáng theo yêu cầu của ánh sáng môi trường

 Tiết kiệm tối đa năng lượng tiêu thụ

 Có tính đến những vấn đề liên quan đến bảo dưỡng hệ thống bao gồm lắp đặt các đèn và dễ dàng trong việc làm sạch hệ thống

2.1.1 Các hệ thống chiếu sáng

Hiện nay, các hệ thống đèn chiếu sáng rất đa dạng và phong phú, dưới đây sẽ giới thiệu một số loại đèn sử dụng cho chiếu sáng thông dụng mà ta hay gặp trong

cuộc sống

2.1.1.1 Đèn sợi đốt (GLS)

Đèn nóng sáng hoạt động như một “vật thể xám”, phát ra các bức xạ có lựa chọn, hầu hết diễn ra ở vùng có thể nhìn thấy được Bóng đèn có một bộ phận chân không hoặc nạp khí Mặc dù bộ phận này ngăn sự oxy hóa của dây tóc đèn bằng vonfam, nó không ngăn ngừa bay hơi Bóng đèn bị tối đi là do vonfam bị bay hơi ngưng lại trên bề mặt tương đối mát của bóng Nhờ bộ phận nạp khí trơ, tình trạng bay hơi sẽ được ngăn chặn và trọng lượng phân tử càng lớn thì hiệu quả của nó càng cao Đối với những loại đèn thường, hỗn hợp agon nitơ với tỷ lệ 9/1 được sử dụng do chi phí thấp Kripton hoặc Xenon chỉ được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt như đèn chu kỳ khi bóng đèn kích thước nhỏ giúp bù đắp lại chi phí cao và khi hiệu suất là vấn đề cực kỳ quan trọng Việc nạp khí có thể làm dẫn nhiệt từ dây tóc, vì vậy độ dẫn nhiệt thấp là rất quan trọng Đèn nạp khí thường hợp nhất các dây chì trong dây dẫn chính Một khe hở nhỏ có thể gây phóng điện, có khả năng kéo theo dòng điện mạnh

Vì khe nứt của dây tóc thường báo hiệu kết thúc tuổi thọ của đèn nên các cầu chì mạch

sẽ không dễ bị hư hỏng

Đặc điểm của đèn sợi đốt:

 Hiệu suất - 12 lumen/Oát

 Chỉ số hoàn màu - 1A

 Nhiệt độ màu - Ấm (2.500K - 2.700K)

 Tuổi thọ của đèn - 1 - 2.000 giờ

Hình 2.1 Đèn sợi đốt và sơ đồ năng lượng của đèn sợi đốt

2.1.1.2 Đèn Halogen- Vonfam

Đèn halogen là một loại đèn nóng sợi đốt Loại đèn này có dây tóc bằng vonfam giống như đèn sợi đốt bình thường mà bạn sử dụng tại nhà, tuy nhiên bóng đèn được bơm đầy bằng khí halogen Nguyên tử vonfam bay hơi từ dây tóc nóng và

di chuyển về phía thành mát hơn của bóng đèn Các nguyên tử vonfam, oxy và halogen kết hợp với nhau tại thành bóng để tạo nên phân tử vonfam oxyhalogen Nhiệt độ ở thành bóng giữ cho các nguyên tử vonfam oxyhalogen ở dạng hơi Các phân tử này di chuyển về phía dây tóc nóng nơi nhiệt độ cao hơn tách chúng ra khỏi nhau Nguyên tử vonfam lại đông lại trên vùng mát hơn của dây tóc không phải chính xác ở những vị trí mà chứng bị bay hơi Các khe hở thường xuất hiện gần các điểm nối giữa dây tóc vonfam và dây đầu vào bằng molypđen, nơi nhiệt độ giảm đột ngột

Hình2.2 Đèn halogen vonfam Đặc điểm của đèn halogen vonfam:

 Hiệu suất - 18 lumen/Oát

 Chỉ số hoàn màu - 1A

 Nhiệt độ màu - Ấm (3.000K- 3.200K)

 Tuổi thọ của đèn - 2 - 4.000 giờ

2.1.1.3 Đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang có hiệu suất lớn hơn đèn sợi đốt tiêu chuẩn từ 3 đến 5 lần và

có tuổi thọ từ 10 đến 20 lần Dòng điện chạy qua chất khí hoặc kim loại bay hơi có thể gây ra bức xạ điện từ tại những bước sóng nhất định tuỳ theo thành phần cấu tạo hoá học và áp suất khí

Hình 2.3 Đèn huỳnh quang

Phía bên trong thành thủy tinh có một lớp photpho mỏng, được chọn để hấp thu bức xạ UV và truyền bức xạ này ờ vùng có thể nhìn thấy được Quy trình này có hiệu suất khoảng 50% Đèn huỳnh quang là loại đèn “catốt nóng”, do catốt được nung nóng là một phàn trong quy trình ban đầu Catốt là những dây tóc Vonfam với một lớp bari cacbonat Khi được nung nóng, lớp này sẽ cung cấp các electron bổ sung để giúp phóng điện Lớp phát xạ này không được nung quá, nếu không tuổi thọ của đèn

sẽ giảm xuống Đèn sử dụng thủy tinh natri cacbonat, một chất truyền tia cực tím kém Lượng thủy ngân nhỏ, thường là 12mg Những loại đèn mới nhất đang sử dụng hỗn hợp thủy ngân, do đó liều lượng gần đạt đến 5mg Điều này giúp duy trì áp suất thủy ngân tối ưu trên dải nhiệt độ rộng hơn Đặc tính này rất hữu ích cho chiếu sáng bên ngoài và chiếu sáng các đồ đạc nhỏ gọn ở hốc tường

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Đèn huỳnh quang đạt được hiệu suất hoạt động tốt

nhất khi nhiệt độ môi trường vào khoảng 20°c đến 30°c Nhiệt độ thấp hơn có thể làm giảm áp suất thủy ngân, có nghĩa là năng lượng tia cực tím tạo ra sẽ giảm; vì vậy sẽ có

ít năng lượng tia cực tím tác dụng với photpho và kết quả là tạo ra ít ánh sáng hơn Nhiệt độ cao có thể làm dịch chuyển bước sóng của tia cực tím, làm cho bước sóng gần vùng quang phổ nhìn thấy được Bước sóng dài hơn của tia cực tím sẽ có ít tác dụng với photpho hơn, và vì vậy hiệu suất sáng sẽ bị giảm Ảnh hưởng chung là hiệu suất sáng giảm hơn nếu nhiệt độ môi trường lớn hơn hoặc nhỏ hơn mức nhiệt độ tối

Photpho hóa trị ba:

 Hiệu suất: 90 lumen/Oát

 Chỉ số hoàn màu: -1B

 Nhiệt độ màu: Bất kỳ

 Tuổi thọ của đèn: 7 - 15.000 giờ

2.1.1.4 Đèn huỳnh quang compact

Loại đèn huỳnh quang compact xuất hiện gần đây đã mở ra một thị trường hoàn toàn mới của nguồn sáng huỳnh quang Những chiếc đèn này cho phép thiết kế bộ đèn nhỏ hơn nhiều, có thể cạnh tranh với loại đèn nóng sáng và đèn hơi thủy ngân trên thị trường đồ chiếu sáng có hình tròn hoặc vuông Sản phẩm bán trên thị trường có bộ điều khiển gắn liền (CFG) hoặc điều khiển tách rời (CFN)

Đặc điểm đèn huỳnh quang compact :

Hình 2.4 Đèn huỳnh quang compact

 Hiệu suất: 60 lumen/Oát

 Chỉ số hoàn màu: 1B

 Nhiệt độ màu - Ấm, Trung bình

 Tuổi thọ của đèn: 7 - 10.000 giờ

2.1.1.5 Đèn LED

Đèn LED là loại đèn mới nhất bổ sung vào danh sách các nguồn sáng sử dụng năng luợng hiệu quả Trong khi đèn LED phát ra ánh sáng nhìn thấy được ở dải quang phổ rất hẹp, chúng có thể tạo ra "ánh sáng trắng” Điều này được thực hiện nhờ đèn LED xanh có phủ photpho hay dải màu đỏ-xanh da trời-xanh lá cây Đèn LED có tuổi thọ từ 40.000 đến 100.000 giờ tùy thuộc vào màu sắc Đèn LED đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng chiếu sáng, bao gồm biển báo lối thoát, đèn tín hiệu giao thông, đèn dưới tủ, và nhiều ứng dụng trang trí khác Mặc dù còn mới mẻ, công nghệ đèn LED đang phát triển nhanh và rất đáng hứa hẹn trong tương lai Tại đèn tín hiệu giao

thông, một thị trường thế mạnh của LED, tín hiệu đèn đỏ chỉ huy bao gồm 196 đèn LED chỉ tiêu thụ 10W trong khi đèn nóng sáng sẽ tiêu thụ 150W Các ước tính khác nhau về khả năng tiết kiệm năng lượng rơi vào khoảng từ 82% đến 93% Các sản phẩm LED xuất hiện dưới nhiều dạng khác nhau bao gồm cả đèn ở thanh, bảng điều khiển và vít trong đèn LED, thường chỉ sử dụng 1-5W mỗi đèn báo hiệu, đem lại hiệu quả tiết kiệm đáng kể so với đèn nóng sáng với lợi thế tuổi thọ lâu hơn, giúp giảm yêu cầu bảo trì

2.1.1.6 Đèn led quả chanh

Là các diod có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hộng ngoại, tử ngoại Công nghệ led là công nghệ phát ánh sáng bằng 2 điện cực được hỗ trợ từ các loại vật liệu bán dẫn và công nghệ Nano Ngày nay, bóng đèn led dần được thay thế cho các công nghệ sản xuất bóng đèn trước đây như đèn Compac, đèn Halogen….Mang lại hiệu quả cao cho gia đình và doanh nghiệp Kiểu dáng phong phú đa dạng và sang trọng Thích hợp cho việc tô điểm ngôi nhà bạn trêm sang trọng

Hình 2.1.1.6 đèn led quả chanh

2.1.2 Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả

Một trong những suy nghĩ chủ quan của hầu hết mọi người là năng lượng dành chiếu sáng không đáng lo Qua cuộc khảo sát về thị trường thực hiện tháng 1 năm

2007 , có tới 89% người được hỏi không quan tâm đến việc tiết kiệm điện trong chiếu sáng vì cho rằng chiếu sáng chỉ chiếm một phần trăm rất nhỏ trong tổng số điện năng tiêu thụ tại gia đình, văn phòng và nhà xưởng Tuy vậy trên thực tế, điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng trung bình chiếm tới 17% tổng điện năng tiêu thụ Do vậy làm sao để

sử dụng năng lượng điện một cách hiệu quả nhất tránh lãng phí là mối quan tâm hàng đầu mà chúng ta vẫn đang hướng tới Và trong một ngôi nhà thông minh cũng không

thể thiếu được điều này

 Sử dụng chiếu sáng tự nhiên

 Giảm số lượng đèn để giảm lượng chiếu sáng thừa

 Chiếu sáng theo công việc

 Lựa chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao

2.1.3 Bảo dưỡng chiếu sáng

Bảo dưỡng rất quan trọng với hiệu suất ánh sáng Mức sáng sẽ giảm theo thời gian do sự lão hoá của đèn và bụi trong giá đèn, đèn và bề mặt phòng Cùng một lúc các yếu tố này có thể giảm tổng chiếu sáng là khoảng 50% hoặc hơn trong khi đó, đèn tiếp tục sử dụng đầy đủ điện Những bảo dưỡng gợi ý cơ bản dưới đây giúp ngăn chặn điều này:

 Lau sạch bụi ở giá đèn, đèn và thấu kính từ 6 đến 24 tháng một lần

 Thay thấu kính nếu chúng chuyển màu vàng

 Lau sạch hoặc sơn lại phòng nhỏ mỗi năm một lần và phòng lớn 2 đến 3 năm một lần

 Lau sạch bụi ở bề mặt đèn vì bụi làm giảm lượng sáng chúng phản xạ

 Thay đồng thời tất cả đèn trong hệ thống chiếu sáng

2.2.1 Module 4 relay (5VDC)

 Mô tả:

Module 4 relay (5VDC) sử dụng nguồn 5VDC để nuôi mạch, tín hiệu kích có thể tùy chọn kích mức cao (High – 5VDC) hoặc mức thấp (Low – 0VDC) qua Jumper trên mỗi relay Thích hợp cho các thiết bị sử dụng mức tín hiệu 5VDC như vi điều khiển…

 Thông số kỹ thuật sản phẩm:

Điện áp nuôi mạch: 5VDC

Dòng tiêu thụ: Khoảng 200mA/1Relay

Tín hiệu kich: High (5VDC) hoặc Low (0VDC) chọn bằng Jumper

Relay trên mạch: Nguồn nuôi 5VDC

Tiếm điểm đóng ngắt max 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A

 Sản phẩm:

2.2.2 OLED I2C 0.96 Inch

 Mô tả:

Màn hình Oled 0.96 inch giao tiếp 12C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng,

rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp 12C cho chất lượng truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO

Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno R3 sử dụng MCU ATmega328P-AU dán, vì cùng MCU nên mọi tính năng hay chương trình chạy trên Arduino Uno đều có thể sử dụng trên Arduino Nano, một ưu điểm của Arduino Nano

là vì sử dụng phiên bản IC dán nên sẽ có thêm 2 chân Analog A6, A7 so với Arduino Uno

 Thông số kỹ thuật:

Thiết kế theo đúng chuẩn chân, kích thước của Arduino Nano chính hãng

IC chính: ATmega328P-AU

Điện áp cấp: 5VDC cổng USB hoặc 6-9VDC chân Raw

Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC

Dòng GPIO: 40mA

Số chân Digital: 14 chân Trong đó có 6 chân PWM

Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân)

Flash Memory: 32 KB (2 KB Bootloader)

SRAM: 2KB

 Thông số kỹ thuât:

Điện áp hoạt động: 5VDC

Chuẩn giao tiếp: TTL, 1 wire

Khoảng đo độ ẩm: 20% - 80% sai số ± 5%RH

Khoảng đo nhiệt độ: 0-50% oC sai số ± 2 oC

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

 Thông số kỹ thuật:

Điện áp ngõ vào: 100 – 240VAC

Điện thế ngõ ra: 5VDC

Dòng tối đa ngõ ra: 2A

Kiểu nguồn: nguồn xung

Có led hiển thị trạng thái nguồn

 Sản phẩm:

2.5.6 Cảm biến khí ga

 Mô tả:

MQ là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy 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

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 quanh MQ càng cao

MQ 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

Ổn định khi sử dụng trong thời gian dài

Dựa vào việc điều chỉnh biến trở để thay đổi điện áp tham chiếu của LM358 chúng ta có thể điều chỉnh độ nhạy của MQ2

 Sản phẩm:

2.5.7 Cảm biến chuyển động (HC - SR501)

 Mô tả:

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 trể (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẳn

Phạm vi phát hiện: góc 360 độ hình nón, độ xa tối đa 6 mét

Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở

Clock: high-precision clock on chip DS3231

Clock Accuracy: 040 oC range, the accuracy 2 ppm, the error was about 1 minute

Thông tin thời gian: giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm, đến 2100

I2C bus có tốc độ tối đa 400Khz

 Sản phẩm:

2.5.10 ESP8266 V12

 Mô tả:

ESP8266-V12 là module Wi-Fi giá rẻ và được đánh giá rất cao cho các ứng dụng liên quan đến Internet và Wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sử dụng thay thế cho các module RF khác

Với NodeMCU ESP8266 V1.0 kit bạn có thể phát triển các ứng dụng sử dụng wifi một cách dễ dàng và tiện lợi nhất, kit được hỗ trợ rất mạnh bởi các cộng đồng IoT trong đó có Blynk giúp bạn tạo ứng dụng kiểm soát thông qua smartphone với giao diện người dùng đẹp đẽ và dể sử dụng

ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết nối mới, thế giới Internet of thing (IOT) Nó cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ xi điều khiển

ESP8266 có xử lý và khả năng lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs

 Thông số kỹ thuật:

IC chính: ESP8266 Wifi SoC

Phiên bản Firmware: NodeMCU Lua

Chíp nạp và giao tiếp UART: CP2102

GPIO tương thích hoàn toàn với Firmware Node MCU

Cấp nguồn: 5V DC MicroUSB hoặc Vin

GIPO giao tiếp mức 3.3V DC

Tích hợp Led báo trạng thái, nút reset, flash

Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino

Hỗ trợ chuẩn wifi: 802.11 b/g/n

Hỗ trợ chuẩn: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

Tích hợp TCP/IP protocol stack

Tích hợp TR switch, balun, LNA, power amplifier and matching 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 guard interval

Wake up and transmit packets in < 2ms

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

 Các chân giao tiếp và các thông tin khác:

SDIO 2.0, SPI, UART

Integrated RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, and PMU

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 internal supplies

Proprietary spurious-free clock generation architecture

Integrated WEP, TKIP, AES, and WAPI engines

 Sản phẩm: