Nghiên cứu và thiết kế máy lọc không khí ứng dụng IoT - Đồ án tốt nghiệp điện tử viễn thông

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.4. BỐ CỤC ĐỀ TÀI

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TỔNG QUAN VỀ IoT

2.1.1. Giới thiệu về IoT

2.1.2. Ứng dụng của IoT

2.2. TỔNG QUAN VỀ FIREBASE

2.2.1. Giới thiều về Firebase

2.2.2. Ứng dụng của Firebase

2.3. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP

2.3.1. Chuẩn giao tiếp I2C

2.3.2. Chuẩn giao tiếp UART

2.4. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG

2.4.1. Arduino Mega 2560 CH340

2.4.2. Tổng quan về NodeMCU ESP8266

2.4.3. Mạch chuyển mức tín hiệu 4 kênh

2.4.4. Module đo Thời Gian Thực RTC DS3231

2.4.5. Bộ tạo ion âm MS-FA7000

2.4.6. Relay 5VDC SRD 5 chân

2.4.7. Màn hình LCD 2.8inch 320x240 TFT HMI cảm ứng điện trở

2.4.8. Màng lọc thô

2.4.9. Màng lọc than hoạt tính

2.4.10. Màng lọc HEPA

2.4.11. Quạt ly tâm EBM 24V-45W

2.4.12. Cảm biến SHT31

2.4.13. Cảm biến PMS7003

2.4.14. Cảm biến CCS811

2.4.15. Cảm biến MP135

2.5. CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ (AQI)

2.6. NGƯỠNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ

2.6.1. Ảnh hưởng của khí CO2

2.6.2. Ảnh hưởng của khí TVOC

2.6.3. Bụi mịn PM

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. YÊU CẦU HỆ THỐNG

3.2. THIẾT KẾ CHI TIẾT KHỐI

3.2.1. Khối xử lý trung tâm

3.2.2. Khối trung gian

3.2.3. Khối thu thập dữ liệu

3.2.4. Khối chấp hành

3.2.5. Khối thời gian thực

3.2.6. Khối hiển thị và điều khiển

3.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM

3.3.1. Lưu đồ giải thuật phần cứng

3.3.2. Thiết kế giao diện màn hình HMI UART

3.3.3. Thiết kế website

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

4.1. THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1.1. Thi công mạch in

4.1.2. Thi công mô hình

4.2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.2.1. Kết quả thực nghiệm website

4.2.2. Kết quả thực nghiệm phần cứng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. KẾT LUẬN

5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về máy lọc không khí và IoT

Máy lọc không khí đã trở thành giải pháp quan trọng trong việc cải thiện chất lượng không khí, đặc biệt trong bối cảnh ô nhiễm không khí ngày càng nghiêm trọng. IoT (Internet of Things) đã mở ra một hướng đi mới trong việc tích hợp công nghệ thông minh vào các thiết bị gia dụng. Đề tài 'Nghiên cứu và thiết kế máy lọc không khí ứng dụng IoT' tập trung vào việc kết hợp hai yếu tố này để tạo ra một hệ thống lọc không khí thông minh, hiệu quả và tiện lợi. Hệ thống này không chỉ lọc không khí mà còn cho phép người dùng giám sát và điều khiển từ xa thông qua giao diện web.

1.1. Vấn đề ô nhiễm không khí

Ô nhiễm không khí là một vấn đề toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Theo WHO, hàng năm có khoảng 7 triệu người tử vong do ô nhiễm không khí. Tại Việt Nam, đặc biệt là các thành phố lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, tình trạng này càng trở nên nghiêm trọng. Máy lọc không khí được xem là giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động của ô nhiễm không khí trong nhà.

1.2. Ứng dụng IoT trong máy lọc không khí

IoT mang lại khả năng kết nối và điều khiển từ xa cho các thiết bị gia dụng. Trong đề tài này, IoT được tích hợp vào máy lọc không khí để tạo ra một hệ thống thông minh. Người dùng có thể theo dõi chất lượng không khí và điều chỉnh chế độ lọc thông qua giao diện web. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả lọc mà còn mang lại sự tiện lợi cho người dùng.

II. Thiết kế hệ thống máy lọc không khí ứng dụng IoT

Hệ thống máy lọc không khí ứng dụng IoT được thiết kế với ba chế độ hoạt động chính: tự động, thủ công và ban đêm. Trong chế độ tự động, hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quạt dựa trên dữ liệu từ các cảm biến. Chế độ thủ công cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ quạt theo ý muốn. Chế độ ban đêm được tối ưu hóa để hoạt động êm ái, giúp người dùng có giấc ngủ ngon. Hệ thống cũng tích hợp giao diện web để người dùng có thể giám sát và điều khiển từ xa.

2.1. Các thành phần chính của hệ thống

Hệ thống bao gồm các thành phần chính như Arduino Mega 2560, NodeMCU ESP8266, các cảm biến PMS7003, CCS811, SHT31, và MP135. Các cảm biến này đo lường các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi mịn, và các hợp chất hữu cơ bay hơi. Dữ liệu từ cảm biến được xử lý và hiển thị trên màn hình LCD TFT HMI hoặc giao diện web.

2.2. Thiết kế giao diện web

Giao diện web được thiết kế để người dùng có thể theo dõi chất lượng không khí và điều khiển hệ thống từ xa. Giao diện này cung cấp các chức năng như đăng nhập, đăng ký, và khôi phục mật khẩu để đảm bảo tính bảo mật. Người dùng có thể xem dữ liệu từ cảm biến theo thời gian thực và điều chỉnh các chế độ hoạt động của máy lọc không khí.

III. Kết quả và đánh giá hệ thống

Hệ thống máy lọc không khí ứng dụng IoT đã được thử nghiệm và cho kết quả khả quan. Các cảm biến hoạt động chính xác, cung cấp dữ liệu đáng tin cậy về chất lượng không khí. Giao diện web hoạt động ổn định, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống. Hệ thống cũng được đánh giá cao về tính tiện lợi và hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng không khí trong nhà.

3.1. Kết quả thử nghiệm phần cứng

Các cảm biến PMS7003, CCS811, SHT31, và MP135 đã được thử nghiệm và cho kết quả chính xác. Hệ thống có thể đo lường và hiển thị các thông số về chất lượng không khí một cách liên tục. Màn hình LCD TFT HMI hoạt động ổn định, hiển thị thông tin rõ ràng và dễ hiểu.

3.2. Kết quả thử nghiệm giao diện web

Giao diện web đã được thử nghiệm và cho thấy khả năng hoạt động ổn định. Người dùng có thể dễ dàng đăng nhập, theo dõi dữ liệu từ cảm biến, và điều khiển hệ thống từ xa. Giao diện được thiết kế thân thiện, dễ sử dụng, và đảm bảo tính bảo mật cao.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Đề tài 'Nghiên cứu và thiết kế máy lọc không khí ứng dụng IoT' đã thành công trong việc tạo ra một hệ thống lọc không khí thông minh và hiệu quả. Hệ thống không chỉ cải thiện chất lượng không khí mà còn mang lại sự tiện lợi cho người dùng thông qua giao diện web. Trong tương lai, hệ thống có thể được phát triển thêm bằng cách tích hợp trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa hiệu suất lọc và tự động hóa các quy trình bảo trì.

4.1. Kết luận

Hệ thống máy lọc không khí ứng dụng IoT đã đạt được các mục tiêu đề ra, bao gồm việc cải thiện chất lượng không khí và cung cấp khả năng điều khiển từ xa thông qua giao diện web. Hệ thống được đánh giá cao về tính hiệu quả và tiện lợi.

4.2. Hướng phát triển

Trong tương lai, hệ thống có thể được cải tiến bằng cách tích hợp trí tuệ nhân tạo để tự động hóa các quy trình lọc và bảo trì. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể được mở rộng để áp dụng trong các môi trường lớn hơn như nhà xưởng hoặc văn phòng.

Nghiên Cứu Và Thiết Kế Máy Lọc Không Khí Ứng Dụng IoT - Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông