CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG. Hiện nay, nhu cầu về sự tiện nghi của con người càng tăng cao, trong đ漃Ā c漃Ā sự quan tâm về c愃Āc thiết bị thông minh, bộ điều khiển thông minh. Ví dụ: Bộ điều khiển bật tắt c愃Āc thiết bị điện như: đèn, m愃Āy quạt, m愃Āy lạnh, TV…, thông qua điều khiển từ xa, qua Internet, giúp cho việc điều khiển thiết bị trong nhà thông minh hơn, an toàn hơn.
Do bộ điều khiển được kết nối với Bluetooth, nên người dùng c漃Ā thể bật, tắt và xem trạng th愃Āi thiết bị đang trong tình trạng đã bật hay tắt, hẹn giờ bật tắt thiết bị qua phần mềm hỗ trợ trên điện thoại thông minh. Thấy được sự tiện ích của thiết bị này và phối hợp với khả năng nghiên cứu của em, đồng thời dựa trên nền tảng của đề tài trước cho phép em ph愃Āt triển lên đề tài: “Tính toán và thiết kế mạch điều khiển quạt bàn ba số thông qua ứng dụng app trên điện thoại smartphone”. Đây cũng là thiết bị trong c愃Āc dự 愃Ān cho nhà thông minh. Mục tiêu và phạm vi đề tài.
Mục tiêu: Nghiên cứu và thiết kế thành công bộ điều khiển từ xa c漃Ā khả năng: Điều khiển quạt bàn ba số bâ ̣t tắt được từ xa. Điều khiển đa dạng phù hợp với nhiều người dùng. Thông b愃Āo trạng th愃Āi thiết bị điện qua phần mềm trên điện thoại Android. Phương ph愃Āp nghiên cứu.
Trong phạm vi đề tài, người nghiên cứu thực hiện c愃Āc nhiệm vụ sau đây: Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của c愃Āc hệ thống hiện c漃Ā. Đọc kỹ c愃Āc tài hiệu liên quan về mạch điện tử và am hiểu về Vi điều khiển. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail. Phương pháp nghiên cứu 1.
Phương pháp nghiên cứu tài liệu Nghiên cứu c愃Āc tài liệu liên quan đến đề tài như: C愃Āc gi愃Āo trình lý thuyết như: Mạch điện tử, Điện tử công nghiệp, Kỹ thuật vi xử lý… C愃Āc sơ đồ nguyên lý c漃Ā liên quan đến đề tài. Tham khảo c愃Āc đề tài trên web, s愃Āch, tài liệu liên quan chuyên ngành. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Tham khảo c愃Āc ý kiến của c愃Āc thầy cô gi愃Āo chuyên ngành. Học hỏi c愃Āc kinh nghiệm của những người đi trước.
Lấy kinh nghiệm trong suốt qu愃Ā trình học tại trường. S漃Āng Bluetooth Bluetooth cũng là một loại s漃Āng radio nhưng ở tần số 2. S漃Āng bluetooth ngoài việc được sử dụng thành một hình thức giao tiếp giữa c愃Āc thiết bị điện tử thông minh thì n漃Ā cũng được ứng dụng làm remote. Một số loại quạt trần hiện nay cũng được ứng dụng s漃Āng bluetooth để điều khiển nhưng tính ứng dụng chưa thực sự cao.
Chủ yếu c愃Āc m̀u quạt trần này đến từ Trung Quốc và mang tính phô diễn công nghệ là nhiều. Ưu điểm: Kết nối hiện đại, c漃Ā thể gửi và nhận tín hiệu hai chiều giữa remote và quạt. Không bị giới hạn bởi vật cản. Điều khiển trực tiếp trên điện thoại.
Chỉ cần dùng smartphone là c漃Ā thể điều khiển được. Nhược điểm: Tốn năng lượng. Phải mở ứng dụng trên điện thoại, tính sẵn sàng kém. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 12 Khoảng c愃Āch ngắn.
Ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng điều khiển từ xa cho quạt bằng bluetooth là tính năng gửi nhận tín hiệu hai chiều. Nghĩa là trên điện thoại c漃Ā thể cập nhật trạng th愃Āi hoạt động của quạt: số vòng quay, thời gian sử dụng, nhiệt độ động cơ. Tuy nhiên, bởi vì c愃Āc thông tin này không thực sự hữu ích trong khi sự bất tiện khi sử dụng bluetooth để điều khiển và thao t愃Āc. Nhất là gia đình c漃Ā người già là gần như kh漃Ā để sử dụng, nên công nghệ này không được phổ biến rộng rãi.
Yêu cầu tính toán, thiết kế mạch điều khiển quạt bàn ba số. Tổng quan về Internet of things. Định nghĩa Internet vạn vật (IoT): là mạng kết nối c愃Āc đồ vật và thiết bị thông qua cảm biến, phần mềm và c愃Āc công nghệ kh愃Āc, cho phép c愃Āc đồ vật và thiết bị thu thập và trao đổi dữ liệu với nhau. - IoT c漃Ā thể được định nghĩa là một cơ sở hạ tầng mạng động toàn cầu với c愃Āc khả năng tự định hình một c愃Āch thông minh dựa trên c愃Āc giao thức liên lạc tiêu chuẩn và tương t愃Āc.
Công nghệ nền tảng cho IoTs - Trang bị cho sản phẩm c漃Ā chức năng điều khiển từ xa, chức năng quản lý thời gian thực…và khả năng tích hợp với điện thoại thông minh hoặc c愃Āc thiết bị kh愃Āc của người tiêu dùng. - Truy cập qua thuê bao dịch vụ đ愃Ām mây của nhà cung cấp, nền tảng trong trường hợp này được gọi là nền tảng dịch vụ thuê bao, PaaS (Platform as a Service). Downloaded by mon hon (monmon1@gmail. Các loại nền tảng IoTs.
- IaaS backends (Cơ sở hạ tầng): Cung cấp không gian lưu trữ và khả năng xử lý cho c愃Āc ứng dụng và dịch vụ. - Hardware-specific software platforms (Nền tảng phần mềm cho phần cứng chuyên biệt). - Consumer/Enterprise software extensions (Phần mở rộng của phần mềm dành cho cá nhân/doanh nghiệp): Cho phép mở rộng, tích hợp c愃Āc thiết bị IoT. Kiến trúc mạng IoTs Vạn vật (Things).
Trạm kết nối (Gateways) Hạ tầng mạng và điện to愃Ān đ愃Ām mây (Network and Cloud). C愃Āc lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers). Vạn vật (Things): Giải ph愃Āp IoT giúp c愃Āc thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một c愃Āch cục bộ. Trạm kết nối (Gateways): Cho phép c愃Āc vật dụng c漃Ā sẵn này kết nối với điện to愃Ān đ愃Ām mây một c愃Āch bảo mật và dễ dàng quản lý.
Hạ tầng mạng và điện to愃Ān đ愃Ām mây (Network and Cloud): + Cơ sở hạ tầng kết nối: Bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị kh愃Āc kết nối đến mạng lưới viễn thông. + Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện to愃Ān đ愃Ām mây: Bao gồm một hệ thống lớn c愃Āc m愃Āy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo h漃Āa được kết nối. C愃Āc lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers): Gồm c愃Āc API (Application Progmraming Interface) hỗ trợ cho công t愃Āc quản lý, Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 14 phân tích dữ liệu và tận dụng hệ thống tài nguyên sẵn c漃Ā một c愃Āch hiệu quả và nhanh ch漃Āng. Ứng dụng của IoTs.
C愃Āc ứng dụng của IoT trong chăm s漃Āc sức khỏe. C愃Āc ứng dụng của IoT trong công nghệ xe không người l愃Āi, xe tự l愃Āi. C愃Āc ví dụ ứng dụng của internet of things trong nhà thông minh. C愃Āc ví dụ ứng dụng của internet of things trong công nghiệp sản xuất.
C愃Āc ứng dụng IoT trong b愃Ān lẻ. C愃Āc ứng dụng của IoT trong chuỗi cung ứng hàng h漃Āa. Thành phố thông minh ứng dụng IoT. C愃Āc ứng dụng iot trong nông nghiệp.1: Ứng dụng của IoTs.
Tổng quan về thiết bị điện thông minh. Định nghĩa Thiết bị điện thông minh là : - Là giải ph愃Āp tự động h漃Āa cho phép kết nối c愃Āc thiết bị sử dụng điện trong nhà với nhau. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 15 - Thiết bị thông minh c漃Ā nhiều c愃Āch để điều khiển, c漃Ā khả năng tự động xử lý và thông b愃Āo cho người sử dụng. - Tương t愃Āc được với c愃Āc thông số môi trường, c漃Ā thể gi愃Ām s愃Āt và điều khiển c愃Āc thiết bị từ xa, đem lại sự an toàn, tiện nghi, linh hoạt, tiết kiệm và thể hiện đẳng cấp.
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị điện thông minh. Cấu tạo Thiết bị điện thông minh bao gồm : Cảm biến Bộ điều khiển Chuyển mạch 2. Nguyên lí hoạt động a. Hoạt động theo phương thức bán tự động: + Thiết bị kiểm so愃Āt trung tâm kết nối với c愃Āc thiết bị kh愃Āc thông qua phương thức truyền thông dữ liệu mạng dây hoặc không dây.
+ Kiểm so愃Āt, điều khiển c愃Āc thiết bị điện một c愃Āch đơn giản, dễ dàng thông qua điện thoại, m愃Āy tính, m愃Āy tính bảng,…vào bất kỳ thời điểm nào. Hoạt động theo phương thức tự động hoàn toàn: Với sự tích hợp c愃Āc cảm biến chuyển động, cảm ứng 愃Ānh s愃Āng thông minh, không cần đến sự hỗ trợ của con người mà thiết bị v̀n hoạt động rất tốt. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail. Kỹ thuật điều khiển, kết nối của các thiết bị điện thông minh.
Thiết bị điện - điện tử được sản xuất dựa trên trí tuệ nhân tạo kết nối với c愃Āc thiết bị không dây kh愃Āc như: 4G, WiFi,.Tạo nên một mạng lưới giúp bạn dễ dàng điều khiển.2: Điều khiển và kiểm soát các thiết bị. Điều khiển và kiểm so愃Āt c愃Āc thiết bị: Điều khiển hoặc quản lý c愃Āc thiết bị đ漃Ā thông qua ứng dụng không kể xa hay gần.3: Điều chỉnh hoạt động của thiết bị. Điều chỉnh hoạt động của thiết bị: Dễ dàng tiến hành cài đặt c愃Āc thiết bị theo ý muốn và tình hình thực tế với c愃Āc tính năng như: Ánh s愃Āng, nhiệt độ,… Thiết lập hệ thống an ninh cho không gian: Camera, cảm biến chuông b愃Āo động,. sẽ gi愃Ām s愃Āt và đảm bảo kẻ gian sẽ không đột nhập vào buổi đêm hay khi bạn vắng nhà.
Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 17 Hình 2.4:Thiết lập hệ thống an ninh cho không gian. Lợi ích tuyệt vời của thiết bị điện thông minh 2. Bảo đảm an toàn cho ngôi nhà của bạn Ngôi nhà là tổ ấm quan trọng, không chỉ c漃Ā ý nghĩa về mặt vật chất mà còn là chỗ dựa tinh thần cho chúng ta. C愃Āc thiết bị điện thông minh sẽ giúp bạn bảo vệ ngôi nhà ngay từ xa một c愃Āch tiện lợi và đơn giản.
Bên cạnh đ漃Ā, c愃Āc thiết bị này cũng bảo vệ an toàn cho bạn khi ở trong ngôi nhà của mình. C愃Āc thiết bị này luôn đảm bảo khả năng chống ch愃Āy nổ, c愃Āch điện và c愃Āch nhiệt tốt.5: Các thiết bị IoTs giúp bảo vệ ngôi nhà của bạn. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail. Giúp cuộc sống trở nên tiện lợi Bạn c漃Ā thể kiểm so愃Āt c愃Āc thiết bị điện trong ngôi nhà của mình ngay từ xa một c愃Āch dễ dàng, tiết kiệm thời gian và chi phí, nhờ đ漃Ā cuộc sống cũng trở nên tiện lợi hơn bao giờ hết.6: Điều khiển các thiết bị từ xa.
Tiết kiệm điện năng hiệu quả C愃Āc thiết bị điện thông minh là giải ph愃Āp tuyệt vời dành cho những người hay quên. Bạn c漃Ā thể tắt hay điều chỉnh dễ dàng c愃Āc thiết bị từ xa mà không cần quay về nhà, tiết kiệm thời gian cũng như điện năng vô cùng hiệu quả. Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 19 Hình 2.7: IoTs giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả. Giới thiệu phần cứng xây dựng trong mạch điều khiển quạt bàn ba số.
Mạch Arduino Uno Hình 2.8: Mạch Arduino Uno. Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được ph愃Āt triển bởi Arduino.