›
›

Đồ án Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện

Download
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
---------------------------------  
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG  
ĐỀ TÀI:  
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH  
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN  
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Phú  
SVTH: Nguyễn Tri Phương 14141238  
Võ Duy Tâm  
14141276  
Tp. Hồ Chí Minh – 7/2019  
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
---------------------------------  
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG  
ĐỀ TÀI:  
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH  
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN  
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Phú  
SVTH: Nguyễn Tri Phương 14141238  
Võ Duy Tâm  
14141276  
Tp. Hồ Chí Minh – 7/2019  
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM  
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC  
----o0o----  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
Tp. HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2019  
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
Họ tên sinh viên: Nguyễn Tri Phương  
Võ Duy Tâm  
MSSV: 14141238  
MSSV: 14141276  
Chuyên ngành:  
Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông  
Mã ngành: 141  
Mã hệ: 1  
Hệ đào tạo:  
Khóa:  
Đại học chính quy  
2014  
Lớp: 14141DT  
I. TÊN ĐỀ TÀI:  
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN  
THIẾT BỊ ĐIỆN  
II. NHIỆM VỤ:  
1. Các số liệu ban đầu  
- Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Vi điều khiển, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.  
Hồ Chí Minh.  
- Trần Thu Hà – Trương Thị Bích Ngà – Nguyễn Thị Lưỡng – Bùi Thị Tuyết Đan  
– Phù Thị Ngọc Hiếu – Dương Thị Cẩm Tú, Giáo trình Điện tử cơ bản, Nhà  
xuất bản ĐH Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.  
- Nguyễn Đình Phú – Nguyễn Trường Duy, Giáo trình Kỹ thuật số, Nhà xuất bản  
ĐH Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.  
2. Nội dung thực hiện  
- Điều khiển và giám sát thiết bị thông qua Internet.  
- Thiết kế giao diện ứng dụng, Web Server.  
- Thi công mạch và mô hình.  
- Cân chỉnh hệ thống.  
- Đánh giá kết quả thực hiện.  
i
 
- Viết báo cáo.  
- Báo cáo đề tài.  
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:  
18/02/2019  
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:  
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:  
30/06/2019  
ThS. Nguyễn Đình Phú  
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN  
BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
ii  
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM  
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC  
----o0o----  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
Tp.HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2019  
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Tri Phương  
Lớp: 14141DT1B  
MSSV: 14141238  
MSSV: 14141276  
Họ tên sinh viên 2: Võ Duy Tâm  
Lớp: 14141DT2C  
Tên đề tài:  
Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện  
Xác nhận  
GVHD  
Tuần/ngày  
Nội dung  
Tuần 1  
Gặp GVHD để trao đổi về đề tài đồ án, tiến hành  
chọn đề tài  
(18/2 – 24/2)  
Tuần 2  
Tìm hiểu các đề tài có liên quan  
(25/2 – 3/3) Báo cáo hướng thực hiện đề tài với GVHD  
Tuần 3  
Viết đề cương chi tiết, lịch trình thực hiện  
(4/3 – 10/3)  
Tuần 4  
Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý  
(11/3 – 17/3) Lựa chọn linh kiện  
Tuần 5  
Tìm hiểu module Wifi ESP32  
(18/3 – 24/3)  
Tuần 6  
Báo cáo tiến độ cho GVHD  
(25/3 – 31/3) Lập trình cho ESP32 điều khiển Led đơn  
Tuần 7  
Tìm hiểu hệ điều hành Android, Web Server  
(1/4 – 7/4)  
iii  
 
Tuần 8  
Thiết kế ứng dụng, giao diện Web  
(8/4 – 14/4)  
Tuần 9  
Lập trình ESP32 điều khiển được thiết bị điện  
(15/4 – 21/4)  
Báo cáo tiến độ cho GVHD  
Tuần 10, 11  
Tổng hợp chương trình, giao tiếp giữa các  
(22/4 – 5/5) module điều khiển, truyền nhận dữ liệu qua  
Internet  
Tuần 12  
Tiến hành vẽ và thi công mạch phần cứng  
(6/5 – 12/5)  
Tuần 13  
Tiến hành vẽ và thi công mạch phần cứng  
(13/5 – 19/5)  
Tuần 14  
Thi công mô hình  
(20/5 – 26/5) Viết báo cáo  
Hoàn thành mạch, mô hình  
Tuần 15  
Kiểm tra hoạt động hệ thống  
Viết báo cáo  
(27/5 – 2/6)  
Tuần 16, 17  
(3/6 – 16/6)  
Hoàn thiện báo cáo và mô hình  
GV HƯỚNG DẪN  
(Ký và ghi rõ họ và tên)  
iv  
LỜI CAM ĐOAN  
Chúng tôi xin cam kết khóa luận tốt nghiệp này là đề tài do chính chúng tôi  
nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi chỉ dựa trên mà không sao chép từ bất kì tài liệu  
hay công trình nào đã được thực hiện trước đó. Nếu có bất kỳ vi phạm nào, chúng tôi  
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.  
Người thực hiện  
Nguyễn Tri Phương  
Võ Duy Tâm  
v
 
LỜI CẢM ƠN  
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đình Phú.  
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này, Thầy luôn là người đồng hành cùng chúng  
em với sự chỉ dẫn tận tình, những lời góp ý nhận xét và những kinh nghiệm quý báu  
được Thầy truyền đạt lại đã tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt đề tài.  
Chúng em xin cảm ơn đến các Thầy, Cô trong khoa Điện – Điện tử đã giảng  
dạy cho chúng em những kiến thức nền tảng để chúng em có tiền đề thực thiện đề tài  
này.  
Cảm ơn cha mẹ đã tạo điều kiện tốt nhất, là động lực mạnh mẽ để con hoàn  
thành khóa luận này.  
Xin chân thành cảm ơn.  
Người thực hiện  
Nguyễn Tri Phương  
Võ Duy Tâm  
vi  
 
MỤC LỤC  
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP........................................................................... i  
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii  
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................v  
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... vi  
MỤC LỤC................................................................................................................ vii  
LIỆT KÊ HÌNH........................................................................................................ xii  
LIỆT KÊ BẢNG .......................................................................................................xv  
TÓM TẮT ............................................................................................................... xvi  
Chương 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................1  
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................1  
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI......................................................................................1  
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .........................................................................2  
1.4. GIỚI HẠN .....................................................................................................2  
1.5. BỐ CỤC ........................................................................................................3  
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................4  
2.1. SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG...................................................4  
2.2. TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS...............................................4  
2.2.1.  
2.2.2.  
2.2.3.  
Giới thiệu.............................................................................................4  
Lịch sử hình thành...............................................................................6  
Ứng dụng của IoT................................................................................6  
2.3. CÔNG NGHỆ WIFI ....................................................................................10  
2.3.1.  
2.3.2.  
2.3.3.  
2.3.4.  
2.3.5.  
Giới thiệu...........................................................................................10  
Công nghệ truyền nhận dữ liệu .........................................................10  
Thành phần của mạng Wifi ...............................................................11  
Cấu trúc liên kết ................................................................................11  
Hotspot ..............................................................................................12  
vii  
 
2.3.6.  
2.3.7.  
2.3.8.  
2.3.9.  
Cách thức hoạt động..........................................................................12  
Giao tiếp trong Wifi ..........................................................................13  
Ưu nhược điểm..................................................................................14  
Bảo mật..............................................................................................14  
2.4. HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID .....................................................................14  
2.4.1.  
2.4.2.  
2.4.3.  
2.4.4.  
2.4.5.  
2.4.6.  
Giới thiệu...........................................................................................14  
Lịch sử...............................................................................................15  
Tính năng...........................................................................................15  
Kiến trúc cơ bản ................................................................................16  
Thành phần của ứng dụng Android...................................................17  
Ưu nhược điểm..................................................................................18  
2.5. GIAO THỨC MQTT...................................................................................19  
2.5.1.  
2.5.2.  
2.5.3.  
2.5.4.  
2.5.5.  
2.5.6.  
2.5.7.  
Giới thiệu...........................................................................................19  
Lịch sử...............................................................................................19  
Thành phần của MQTT .....................................................................20  
MQTT QoS........................................................................................21  
Broker trong IoT................................................................................21  
Ưu điểm.............................................................................................22  
Bảo mật..............................................................................................22  
2.6. GIỚI THIỆU NODE – RED........................................................................22  
2.6.1.  
2.6.2.  
2.6.3.  
Giới thiệu...........................................................................................22  
Node – RED và IoT...........................................................................23  
Tính năng...........................................................................................24  
2.7. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG .......................................................................25  
2.7.1. Giới thiệu chip Wifi ESP32...............................................................25  
2.7.1.1. Tổng quan ESP32...........................................................................25  
2.7.1.2. Đặc điểm ........................................................................................27  
viii  
2.7.1.3. Sơ đồ chân của module ESP32-WOOM-32 ..................................28  
2.7.1.4. Chức năng tích hợp trong ESP32...................................................31  
2.7.1.4.1. CPU và kiến trúc bộ nhớ.............................................................31  
2.7.1.4.2. Timers và Watchdogs..................................................................32  
2.7.1.4.3. Hệ thống xung đồng hồ (Clock)..................................................33  
2.7.1.4.4. Wifi .............................................................................................33  
2.7.1.4.5. Bluetooth.....................................................................................34  
2.7.1.4.6. RTC và quản lý năng lượng thấp ................................................34  
2.7.1.5. Thiết bị ngoại vi và cảm biến của ESP32 ......................................34  
2.7.1.6. Đặc tính về điện .............................................................................36  
2.7.1.7. Sơ đồ nguyên lý module ESP32-WOOM-32.................................37  
2.7.2.  
Giới thiệu cảm biến ...........................................................................38  
2.7.2.1. Giới thiệu .......................................................................................38  
2.7.2.2. Hoạt động.......................................................................................38  
Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .................................................................41  
3.1. GIỚI THIỆU................................................................................................41  
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ......................................................................41  
3.2.1.  
3.2.2.  
Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .............................................................41  
Tính toán và thiết kế..........................................................................43  
3.2.2.1. Khối xử lý trung tâm......................................................................43  
3.2.2.2. Khối ngõ ra công suất ....................................................................44  
3.2.2.3. Khối cảm biến ................................................................................47  
3.2.2.4. Khối nguồn.....................................................................................49  
3.2.2.5. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch............................................................51  
Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................52  
4.1. GIỚI THIỆU................................................................................................52  
4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG.............................................................................52  
ix  
4.2.1.  
4.2.2.  
Thi công board mạch.........................................................................52  
Lắp ráp và kiểm tra............................................................................56  
4.3. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ....................................................56  
4.3.1.  
4.3.2.  
Đóng gói bộ điều khiển .....................................................................56  
Thi công mô hình ..............................................................................57  
4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG...........................................................................57  
4.4.1. Lưu đồ giải thuật ...............................................................................57  
4.4.1.1. Lưu đồ giải thuật mạch điều khiển.................................................57  
4.4.1.2. Lưu đồ giải thuật Web Server........................................................59  
4.4.2.  
Phần mềm lập trình vi điều khiển......................................................61  
4.4.2.1. Giới thiệu .......................................................................................61  
4.4.2.2. Chương trình điều khiển ................................................................65  
4.4.3.  
4.4.4.  
Web Server ........................................................................................65  
Ứng dụng Android.............................................................................71  
4.5. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC....................................................74  
4.5.1.  
4.5.2.  
Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ........................................................74  
Quy trình thao tác..............................................................................74  
Chương 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................76  
5.1. GIỚI THIỆU................................................................................................76  
5.2. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC..............................................................................76  
5.3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.......................................................................76  
5.3.1.  
5.3.2.  
5.3.3.  
Mô hình .............................................................................................76  
Điều khiển và giám sát thiết bị, cảm biến qua Web Server ..............77  
Điều khiển và giám sát thiết bị, cảm biến qua ứng dụng Android....79  
5.4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .....................................................................80  
5.4.1.  
5.4.2.  
Nhận xét.............................................................................................80  
Đánh giá.............................................................................................80  
x
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..............................................82  
6.1. KẾT LUẬN .................................................................................................82  
6.1.1.  
6.1.2.  
Ưu điểm.............................................................................................82  
Khuyết điểm ......................................................................................82  
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................................................82  
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................83  
PHỤ LỤC..................................................................................................................84  
xi  
LIỆT KÊ HÌNH  
Hình 2.1. Internet of things .........................................................................................5  
Hình 2.2. Ứng dụng của IoT .......................................................................................6  
Hình 2.3. Smart Home.................................................................................................7  
Hình 2.4. IoT trong giao thông vận tải .......................................................................7  
Hình 2.5. IoT trong y tế...............................................................................................8  
Hình 2.6. IoT trong nông nghiệp.................................................................................9  
Hình 2.7. Smart City....................................................................................................9  
Hình 2.8. Biểu tượng Wifi .........................................................................................10  
Hình 2.9. Cấu trúc liên kết ngang hàng....................................................................11  
Hình 2.10. Cấu trúc liên kết dựa trên AP .................................................................12  
Hình 2.11. Cách thức hoạt động của mạng Wifi.......................................................13  
Hình 2.12. Cách thức giao tiếp trong mạng Wifi......................................................13  
Hình 2.13. Biểu tượng Android.................................................................................15  
Hình 2.14. Một số ứng dụng Android .......................................................................18  
Hình 2.15. Giao thức MQTT.....................................................................................19  
Hình 2.16. Hoạt động của client ...............................................................................20  
Hình 2.17. Hoạt động của Topic...............................................................................20  
Hình 2.18. Thành phần của một MQTT trong hệ thống IoT.....................................21  
Hình 2.19. Một Node - RED cơ bản..........................................................................23  
Hình 2.20. Node – RED và IoT .................................................................................24  
Hình 2.21. Giao diện Node – RED............................................................................24  
Hình 2.22. Module ESP32-WOOM-32 .....................................................................26  
Hình 2.23. Kiến trúc của ESP32 ...............................................................................26  
Hình 2.24. Sơ đồ bố trí chân của module ESP32-WOOM-32 ..................................31  
Hình 2.25. Cấu trúc và địa chỉ bộ nhớ của ESP32...................................................32  
Hình 2.26. Sơ đồ nguyên lý module ESP32-WOOM-32 ...........................................37  
Hình 2.27. Sơ đồ nguyên lý thiết bị ngoại vi module ESP32-WOOM-32.................38  
Hình 2.28. Sơ đồ chân DHT11..................................................................................38  
Hình 2.29. Xung bắt đầu DHT11 ..............................................................................39  
Hình 2.30. Gửi xung phản hồi của DHT11...............................................................39  
Hình 2.31. Gửi dữ liệu chứa bit 0, bit 1....................................................................40  
xii  
 
Hình 2.32. Kết thúc đọc giá trị của DHT11..............................................................40  
Hình 3.1. Sơ đồ mô hình hệ thống.............................................................................41  
Hình 3.2. Sơ đồ khối hệ thống...................................................................................42  
Hình 3.3. Ảnh thực tế board ESP32-DevKitC ..........................................................43  
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý board điều khiển ESP32-DevKitC..................................44  
Hình 3.5. Relay 5V-10A ............................................................................................45  
Hình 3.6. Diode 1N4007, Opto PC817 và transistor C1815....................................46  
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý khối công suất ngõ ra .....................................................47  
Hình 3.8. Cảm biến DHT11 ......................................................................................48  
Hình 3.9. Sơ đồ kết nối cảm biến DHT11 với ESP32 ...............................................48  
Hình 3.10. Module nguồn AC-DC.............................................................................49  
Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ..................................................................50  
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .....................................................................51  
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch điều khiển......................................................53  
Hình 4.2. Sơ đồ đi dây mạch in lớp trên ...................................................................53  
Hình 4.3. Sơ đồ đi dây mạch in lớp dưới ..................................................................54  
Hình 4.4. Sơ đồ 3D mạch điều khiển ........................................................................54  
Hình 4.5. Mạch điều khiển sau khi lắp linh kiện.......................................................56  
Hình 4.6. Ảnh hộp dựng mạch điều khiển.................................................................56  
Hình 4.7. Mô hình mặt trong và mặt ngoài hệ thống................................................57  
Hình 4.8. Lưu đồ điều khiển thiết bị..........................................................................58  
Hình 4.9. Lưu đồ Web Server....................................................................................60  
Hình 4.10. Biểu tượng VSCode .................................................................................61  
Hình 4.11. Giao diện trang Web tải VSCode............................................................62  
Hình 4.12. Giao diện khởi động VSCode..................................................................63  
Hình 4.13. Cài đặt PlatformIO IDE..........................................................................63  
Hình 4.14. Tạo dự án lập trình cho board ESP32-DevKitC.....................................64  
Hình 4.15. Giao diện lập trình..................................................................................64  
Hình 4.16. Đăng ký tài khoản Cloud MQTT.............................................................65  
Hình 4.17. Tạo một dự án mới trong Cloud MQTT..................................................66  
Hình 4.18. Thông tin cần thiết cho dự án trong Cloud MQTT .................................66  
Hình 4.19. Một số dự án sau khi tạo.........................................................................66  
xiii  
Hình 4.20. Thông tin chi tiết cho một dự án .............................................................67  
Hình 4.21. Nơi giám sát và điều khiển dữ liệu..........................................................67  
Hình 4.22. Khởi động Node – RED...........................................................................68  
Hình 4.23. Màn hình giao diện thiết kế Web ............................................................69  
Hình 4.24. Tạo kết nối với Server .............................................................................69  
Hình 4.25. Cấu hình địa chỉ kết nối ..........................................................................69  
Hình 4.26. Một nút điều khiển cơ bản.......................................................................70  
Hình 4.27. Cấu hình cho một nút ..............................................................................70  
Hình 4.28. Tiến hành deploy giao diện.....................................................................71  
Hình 4.29. Giao diện nút điều khiển .........................................................................71  
Hình 4.30. Ứng dụng MQTT Dashboard..................................................................71  
Hình 4.31. Bảng thuộc tính MQTT Dashboard ........................................................72  
Hình 4.32. Tạo một Broker .......................................................................................73  
Hình 4.33. Thiết kế và chỉnh sửa giao diện ứng dụng ..............................................73  
Hình 4.34. Quy trình thao tác ...................................................................................74  
Hình 5.1. Mô hình hệ thống khi được cấp nguồn 220VAC.......................................76  
Hình 5.2. Các thiết bị khi chưa được bật trên màn hình điều khiển.........................77  
Hình 5.3. Các thiết bị được bật trên màn hình điều khiển........................................77  
Hình 5.4. Nhiệt độ và độ ẩm bộ điều khiển hiển thị trên giao diện Web..................78  
Hình 5.5. Trạng thái thiết bị được giám sát trên Cloud MQTT................................78  
Hình 5.6. Giao diện ứng dụng Android khi các thiết bị tắt, bật và giá trị cảm biến 79  
Hình 5.7. Mô hình khi bật các thiết bị ......................................................................79  
xiv  
LIỆT KÊ BẢNG  
Bảng 2.1: Thống kê các thiết bị điện trong phòng học và công suất tiêu thụ.............4  
Bảng 2.2: Các phiên bản module của ESP32 ...........................................................25  
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cơ bản của module ESP32-WOOM-32.......................27  
Bảng 2.4: Định nghĩa các chân module ESP32-WOOM-32.....................................28  
Bảng 2.5: Các thông số đề nghị cho module ESP32-WOOM-32 .............................36  
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật Relay ...........................................................................45  
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật module cảm biến DHT11............................................48  
Bảng 3.3: Dòng điện của các linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển ..................49  
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện sử dụng ....................................................................55  
Bảng 4.2: Thông tin server MQTT............................................................................67  
Bảng 5.1: Số liệu thực nghiệm ..................................................................................80  
xv  
 
TÓM TẮT  
Công nghệ đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. IoT,  
hiện đã và đang phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, nó đơn giản là một hệ  
thống bao gồm tất cả mọi thứ xung quanh chúng ta được kết nối với nhau thông qua  
Internet. Xu hướng này làm cho mọi thứ trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, khi mà sự  
tương tác giữa con người và thiết bị được tối ưu hóa nhất có thể. Điều khiển, giám  
sát thiết bị từ xa là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của xu hướng này.  
Với mục đích tiếp cận xu hướng trên và mong muốn nắm bắt những công nghệ  
mới nên nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công mô hình  
điều khiển thiết bị điện”. Đề tài này sẽ là một hệ thống hoàn thiện bao gồm phần  
cứng phần mềm, và có thể đáp ứng được cho các phòng học, phòng thí nghiệm, hộ  
gia đình, …  
Nội dung chính của đề tài  
• Sử dụng board ESP32-DevKitC làm mạch điều khiển trung tâm.  
• Điều khiển thiết bị trên ứng dụng Android và giao diện Web thông qua Internet.  
• Giám sát trạng thái hoạt động của thiết bị qua Web Server.  
• Lưu trữ trạng thái điều khiển của thiết bị.  
xvi  
 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  
Chương 1. TỔNG QUAN  
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ  
Xã hội ngày càng phát triển không ngừng, công nghệ ngày càng hiện đại để đáp  
ứng nhu cầu càng cao của con người. Chính vì thế công nghệ bây giờ đang gần gũi  
với cuộc sống hằng ngày hơn bao giờ hết, chúng ta đang ở trong thời đại mà sự bùng  
phát kỹ thuật tiên tiến và các ứng dụng của nó rất mạnh mẽ. Dưới bóng của nó là các  
công nghệ được tích hợp trong rất nhiều lĩnh vực như ôtô, tàu điện ngầm, các lĩnh  
vực y tế, giáo dục và cả trong nhà ở, ...  
Trong những năm trở lại đây, kỹ thuật truyền và nhận dữ liệu không dây có  
những bước phát triển vượt bậc nhằm thay thế các hệ thống dây dẫn phức tạp còn  
nhiều hạn chế, không đáp ứng được cho việc truyền dẫn đến những khu vực xa xôi.  
Sự ra đời và phát triển của công nghệ này đã góp phần làm cho các hệ thống điều  
khiển thông minh, giám sát từ xa trở nên dễ dàng hơn. Hiện nay, có nhiều công nghệ  
truyền nhận dữ liệu không dây như RF, NFC, Bluetooth, Wifi, ... Trong đó Wifi là  
một trong số công nghệ phổ biến, được sử dụng rộng rãi nhất.  
Để có thể tiếp cận và nắm bắt được xu thế đó, nhóm chúng tôi quyết định thực  
hiện đề tài “Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện”.  
Như ý nghĩa của tên đề tài, chúng tôi mong muốn có thể nắm bắt xu hướng công  
nghệ điều khiển thông minh hiện nay và qua đó chúng tôi hi vọng đề tài này sẽ ứng  
dụng được cho các phòng học, phòng thực hành, các cơ quan làm việc chưa có hệ  
thống điều khiển thích hợp, nhằm mục đích sử dụng hiệu quả các thiết bị điện cũng  
như mang lại sự tiện lợi, an toàn cho người dùng.  
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  
Đề tài được nhóm nghiên cứu và thực hiện dựa trên những kiến thức đã học và  
tìm hiểu. Nhóm sẽ thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị điện trong  
phòng học qua ứng dụng Android trên điện thoại, đồng thời điều khiển và giám sát  
được trạng thái của thiết bị từ xa qua Web.  
Cụ thể hệ thống được tích hợp module ESP32 điều khiển thông qua Wifi và tất  
cả dữ liệu được lưu trữ trên một Web Server.  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
1
     
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  
Qua khảo sát thực tế tại một số phòng học tại trường, nhóm sẽ thiết kế hệ thống  
điều khiển cho một phòng học có 12 thiết bị bao gồm 4 đèn, 4 quạt, 3 loa và 1 tivi.  
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  
• Nội dung 1:  
Tìm hiểu công nghệ Wifi. Các đặc điểm của công nghệ, cách thức giao tiếp và  
chế độ hoạt động.  
• Nội dung 2:  
Tìm hiểu hệ điều hành Android.  
• Nội dung 3:  
Tìm hiểu cách gửi và nhận dữ liệu thông qua máy chủ Server MQTT.  
• Nội dung 4:  
Tìm hiểu module ESP32, thiết kế hệ thống giao tiếp.  
• Nội dung 5:  
Tính toán, thiết kế và thi công mạch phần cứng, phần mềm.  
• Nội dung 6:  
Thiết kế mô hình, lắp ráp các khối điều khiển.  
• Nội dung 7:  
Chạy thử, kiểm tra, cân chỉnh tối ưu hệ thống.  
• Nội dung 8:  
Đánh giá kết quả thực hiện.  
• Nội dung 9:  
Viết báo cáo luận văn tốt nghiệp.  
• Nội dung 10:  
Bảo vệ luận văn.  
1.4. GIỚI HẠN  
Mô hình giới hạn cho các thiết bị điện trong phòng học như: đèn, quạt, tivi, loa  
hiển thị trạng thái hoạt động thông qua đèn báo trên mô hình.  
Hệ thống điều khiển được 4 thiết bị điện 220VAC cho mỗi module.  
Giao tiếp giữa ESP32, đồng bộ điều khiển thiết bị với ứng dụng Android và với  
Web Server.  
Giám sát được nhiệt độ và độ ẩm của bộ điều khiển.  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
2
   
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 108 trang yennguyen 30/03/2022 6120
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_va_thi_cong_mo_hinh_dieu_khien_thiet_bi_dien.pdf