Mô Hình Smarthome Năng Lượng Mặt Trời Tại HCMUTE

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Bố cục của đồ án

2. CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH LABVIEW

2.1. Phần mềm lập trình Labview

2.2. Ứng dụng của Labview

2.3. Cách sử dụng phần mềm Labview

2.4. Giao tiếp giữa kit NI myRio với phần mềm Labview trên PC

2.5. Phần mềm tạo giao diện trên máy tính bảng

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC KHỐI LIÊN QUAN

3.1. Kit Ni myRio 1900

3.2. Thông số kỹ thuật

3.3. Các chuẩn giao tiếp

3.4. Module điều khiển động cơ L298 (mạch cầu H L298)

3.4.1. Giới thiệu chung

3.4.2. Tóm tắt chức năng

3.4.3. Thông số kỹ thuật

3.4.4. Kết nối trên Labview

3.5. Module cảm biến nhiệt độ (PmodTMP3)

3.6. Module cảm biến ánh sáng (PmodALS)

3.7. Module cảm biến gas MQ2

3.8. Module Relay một kênh

3.9. Tấm panel năng lượng mặt trời

3.10. Phân loại các tấm pin năng lượng mặt trời

3.11. Thông số kỹ thuật và hình ảnh thực tế của tấm pin

3.12. Mạch sạt pin năng lượng mặt trời V2

3.12.1. Chức năng của mạch

3.12.2. Thông số kỹ thuật

3.13. Acquy tích điện

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ MÔ HÌNH

4.1. Sơ đồ khối hệ thống

4.2. Yêu cầu của hệ thống

4.3. Chức năng từng khối

4.4. Hoạt động của hệ thống

4.5. Thiết kế, tính toán hệ thống

4.5.1. Panel mặt trời, mạch sạt, acquy, mạch chuyển nguồn, adapter

4.5.2. Module cảm biến nhiệt độ - PmodTMP3

4.5.3. Module cảm biến ánh sáng – PmodALS

4.5.4. Module RTC DS1307

4.5.5. Module lcd – PmodCLS

4.5.6. Module keypad – PmodKYPD

4.5.7. Module điều khiển động cơ L298 và động cơ

4.5.8. Module cảm biến gas MQ2 và module buzzer

4.5.9. Module Relay, Switch, Nút nhấn và hệ thống đèn led

4.6. Thiết kế mô hình

4.6.1. Thiết kế kết cấu mô hình Mica

4.6.2. Thiết kế mạch nguyên lý

4.7. Hệ thống Web server

4.7.1. Thiết kế giao diện

4.7.2. Giao tiếp với máy tính bảng

4.7.2.1. Phần mềm NI Data Dashboard trên Android

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Kết quả nghiên cứu

5.2. Hướng phát triển đề tài

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

6.1. Kết quả và nhận xét

6.2. Phân tích kết quả

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Mô hình Smart Home tại HCMUTE Tổng quan và Bối cảnh

Đồ án tốt nghiệp "Mô hình Smarthome sử dụng năng lượng mặt trời" của sinh viên Huỳnh Trí Mẫn tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (HCMUTE) năm 2017 tập trung vào việc thiết kế và xây dựng một mô hình smart home tích hợp năng lượng mặt trời. Đồ án phản ánh xu hướng phát triển công nghệ smart home và năng lượng mặt trời tái tạo tại Việt Nam. Nghiên cứu này có ý nghĩa thiết thực trong bối cảnh nhu cầu về nhà thông minh và tiết kiệm năng lượng ngày càng tăng. Nghiên cứu sinh HCMUTE đã sử dụng kit NI myRIO 1900 và phần mềm LabVIEW để lập trình và điều khiển hệ thống. Đây là một ví dụ điển hình về ứng dụng công nghệ IoT trong smart home, đặc biệt là việc tích hợp năng lượng mặt trời vào hệ thống nhà ở thông minh. Đồ án nhấn mạnh vào việc xây dựng một mô hình năng lượng tái tạo cụ thể, góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững. Dự án smart home HCMUTE này thể hiện nỗ lực của sinh viên HCMUTE trong việc ứng dụng kiến thức vào thực tiễn.

1.1 Mục tiêu và Phạm vi Nghiên cứu

Mục tiêu chính là xây dựng mô hình Smarthome năng lượng mặt trời hoạt động ổn định, hiệu quả. Thiết kế smart home bao gồm việc tích hợp các module cảm biến (nhiệt độ, ánh sáng, khí gas), module điều khiển (động cơ, relay), và hệ thống quản lý năng lượng. Ứng dụng năng lượng mặt trời được ưu tiên, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thiết kế phần cứng, lập trình điều khiển bằng LabVIEW, và xây dựng giao diện người dùng trên máy tính bảng. Giải pháp smart home năng lượng mặt trời được đề xuất dựa trên cơ sở lý thuyết về năng lượng mặt trời và công nghệ smart home. Việc sử dụng kit NI myRIO 1900 làm nền tảng cho phép kiểm soát và giám sát hệ thống một cách hiệu quả. Hệ thống smart home này cần đảm bảo tính an ninh và chi phí hợp lý. Lợi ích smart home năng lượng mặt trời bao gồm tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường, và nâng cao chất lượng sống. Nghiên cứu smart home này hướng tới tự động hóa nhà ở thông minh và hiệu quả.

1.2 Phương pháp Nghiên cứu

Đồ án sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Sinh viên đã tiến hành nghiên cứu về kit NI myRIO 1900, LabVIEW, các module cảm biến, và các công nghệ liên quan. Quá trình triển khai smart home bao gồm các giai đoạn: thiết kế, xây dựng, lập trình, và thử nghiệm. Thiết kế smart home được thực hiện dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và chức năng của hệ thống. Việc lập trình sử dụng LabVIEW để điều khiển các thiết bị và thu thập dữ liệu từ cảm biến. Quản lý năng lượng được thực hiện thông qua việc tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng mặt trời. Giám sát năng lượng mặt trời được thực hiện thông qua các cảm biến và giao diện người dùng. Mô hình nhà thông minh được xây dựng từ vật liệu mica, đảm bảo tính thẩm mỹ và khả năng hiển thị các thành phần. Hệ thống năng lượng mặt trời được thiết kế sao cho tối ưu hóa việc thu năng lượng và chuyển hóa thành điện năng. Dữ liệu được thu thập và phân tích để đánh giá hiệu quả của hệ thống.

II. Phân tích Mô hình và Ứng dụng Công nghệ

Mô hình smart home năng lượng mặt trời tại HCMUTE sử dụng công nghệ smart home hiện đại, kết hợp với năng lượng mặt trời tạo ra một hệ thống tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường. Hệ thống smart home được điều khiển thông qua giao diện người dùng trực quan trên máy tính bảng, cho phép người dùng giám sát và điều khiển các thiết bị từ xa. Việc tích hợp ứng dụng IoT trong smart home cho phép điều khiển và giám sát hệ thống từ bất kỳ nơi nào có kết nối internet. Điện mặt trời HCMUTE được ứng dụng trong đồ án này thể hiện hướng đi đúng đắn trong việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo. Cộng nghệ smart home được sử dụng đảm bảo tính an toàn và ổn định cho hệ thống. Mạch sạt pin năng lượng mặt trời được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Quản lý năng lượng smart home được thực hiện một cách tự động, giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả. Mô hình nhà thông minh tiết kiệm năng lượng này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong tương lai.

2.1 Phân tích Hệ thống Điều khiển

Hệ thống smart home được điều khiển bởi kit NI myRIO 1900, một thiết bị mạnh mẽ hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông và tích hợp các chức năng I/O đa dạng. LabVIEW, với giao diện lập trình đồ họa trực quan, được sử dụng để thiết kế và triển khai thuật toán điều khiển. Mô hình năng lượng tái tạo sử dụng năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng chính, với khả năng tự động chuyển đổi sang nguồn điện lưới khi cần thiết. Hệ thống giám sát năng lượng cung cấp thông tin chi tiết về mức tiêu thụ năng lượng, hiệu suất của hệ thống pin mặt trời, và trạng thái hoạt động của các thiết bị. An ninh smart home năng lượng mặt trời được đảm bảo thông qua việc tích hợp các cảm biến và cơ chế cảnh báo. Ứng dụng NI Data Dashboard trên thiết bị di động cho phép người dùng tương tác trực tiếp với hệ thống. Các module như cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, khí gas, động cơ, và relay được tích hợp vào hệ thống, tạo ra một môi trường sống thông minh và tiện nghi. Xu hướng smart home đang phát triển mạnh mẽ, và mô hình này thể hiện một giải pháp thực tiễn cho việc xây dựng các ngôi nhà thông minh, tiết kiệm năng lượng.

2.2 Đánh giá Hiệu quả và Tiềm năng Ứng dụng

Mô hình smart home năng lượng mặt trời này chứng minh khả năng ứng dụng thực tiễn của công nghệ smart home và năng lượng mặt trời tại Việt Nam. Tiết kiệm năng lượng smart home là một lợi ích đáng kể, góp phần giảm thiểu chi phí và bảo vệ môi trường. Chi phí smart home năng lượng mặt trời cần được cân nhắc kỹ lưỡng, tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, chi phí này sẽ giảm dần theo thời gian. Lợi ích smart home năng lượng mặt trời vượt trội so với các hệ thống truyền thống, bao gồm cả tính tiện dụng và hiệu quả kinh tế lâu dài. Mô hình này có thể được mở rộng và cải tiến để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng. Đào tạo smart home nên được chú trọng để phổ biến công nghệ này rộng rãi hơn. Phát triển bền vững là mục tiêu quan trọng, và mô hình này đóng góp vào việc thực hiện mục tiêu này. Nghiên cứu sinh HCMUTE đã tạo ra một sản phẩm có giá trị thực tiễn cao, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực nhà ở.

Đồ Án HCMUTE: Xây Dựng Mô Hình Smarthome Sử Dụng Năng Lượng Mặt Trời