Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống chiếu sáng thông minh có lưu trữ

Ờ

Ầ

L I NÓI Đ U

ờ ố ữ ủ ầ ị ườ Trong đ i s ng, dù nông thôn hay thành th nh ng yêu c u c a con ng i ngày càng

ứ ể ể ượ ể ầ ấ ớ tăng cao đ có th đáp ng đ ề c v i nhu c u nay, r t nhi u nhà phát tri n, nhà thi ế t

ờ ố ụ ữ ế ạ ọ ề ế k đã sáng t o và áp d ng ngày càng nhi u nh ng tiên ti n khoa h c vào đ i s ng,

ế ớ ủ ư ề ẽ ồ ế ế theo đ ra c a đ án cũng nh xu th m i này chúng em s thi t k đèn led thông

ậ ế ườ ậ ắ ự ộ minh, nh n bi t con ng i b t t ặ ằ đ ng ho c b ng tay. t t

ơ ộ ể ể ể ọ ồ ỗ ạ Đ án môn h c là c h i đ cho m i sinh viên có th ki m tra và đánh giá l ế i ki n

ứ ọ ồ ỉ ả ậ ẫ th c mình đã h c. Trong quá trình làm đ án, em đã đ ượ ướ c h ng d n, ch b o t n tình

ọ ủ ể ồ ể đ em có th hoàn thành đ án môn h c c a mình.

ế ề ế ố ắ ư ứ ề ề ế ặ ạ M c dù đã có nhi u c g ng, nh ng do h n ch v ki n th c và còn nhi u thi u sót,

ấ ậ ượ ề ế ổ ừ ầ em r t mong nh n đ c nhi u ý ki n đóng góp, b sung t ạ phía các th y cô giáo, b n

ữ ườ ề bè hay nh ng ng ế i quan tâm đ n đ tài này.

ứ ề ộ ố ệ ả Trong quá trình nghiên c u đ tài, em có tham kh o m t s tài li u :

ề ể + Giáo tình vi đi u khi n

ồ + Các ngu n internet

ả ơ Em xin chân thành c m n!

MỤC LỤC

ƯƠ

Ụ

Ấ

Ặ

Ệ

Ư

CH

Ề NG 1 : Đ T V N Đ VÀ NHI M V TH

ầ ủ ệ ế ẫ ể Công ngh ngày càng phát tri n, d n đ n nhu c u c a con ng ườ ề ự ộ i v t đ ng

ạ ờ ố trong sinh ho t đ i s ng cũng ngày càng tăng cao.

ầ ủ ề ọ ế ế Và do yêu c u c a đ tài môn h c chúng em xin thi t k mô hình đèn thông minh.

ế ế ệ ố ư ế ữ Thi t k h th ng chi u sáng thông minh có l u tr ồ Tên đ án :

ủ ồ ộ N i dung chính c a đ án :

(cid:0) ể ơ ả ệ ệ ố ư ế ữ Tìm hi u c b n v h th ng chi u sáng thông minh có l u tr

(cid:0) ể ơ ả ề ấ ạ ạ ộ ế ị ử ụ Tìm hi u c b n v c u t o nguyên lí ho t đ ng thi t b s d ng.

(cid:0) ế ế ầ ứ ệ ố Thi ỏ t k ph n c ng cho 1 h th ng nh .

(cid:0) ế ế ề ầ Thi t k ph n m m .

ế ị ử ụ ầ Thi t b s d ng ban đ u :

(cid:0) Vi đi u khi n arduino(atmega328);

ể ề

(cid:0) Ngu n l u tr ữ ồ ư

(cid:0) ế ể ả ộ C m bi n chuy n đ ng.

(cid:0) ự ộ ể ồ T đ ng chuy n ngu n

ƯƠ

Ơ Ở

Ế

CH

NG 2: C S LÝ THUY T

ệ ố

ế 2.1 H th ng chi u sáng thông minh

ộ ệ ố ệ ố ữ ế ề ấ ồ M t h th ng chi u sáng thông minh bao g m r t nhi u nh ng h th ng bên trong,

ế ợ ữ ứ ư ể ấ ớ ề chúng k t h p v i nhau có th qua r t nhi u nh ng giao th c khác nhau nh internet ,

ữ ữ ụ ề ạ ố ư ồ h ng ngo i , Bluetooth. Nh ng chúng đ u có chung nh ng m c đích là làm t i u hóa

ệ ử ụ ư ệ ế ể ờ ỗ vi c s d ng đi n cũng nh chi u sáng đúng th i đi m và đúng ch tránh hao phí.

ế ị ờ ạ ế ố ớ ệ ố Các thi ế t b chi u sáng gi i r c khi chúng k t n i v i nhau thành 1 h th ng chúng có

ạ ộ ể ế ế ộ ể ạ ề ế ấ ơ th t o nên r t nhi u ch đ ho t đ ng thông minh.Và h n h t chúng cũng có th k t

ế ị ườ ộ ộ ố ượ ề ế ố ớ n i v i các thi t b thông minh khác qua đ ng truy n n i b . Và s l ng các thi t

ể ở ộ ư ầ ớ ạ ệ ố ạ ộ ị b có th m r ng g n nh là không gi i h n. T o nên h th ng đông b , chúng có

ầ ố ơ ủ ứ ề ả ậ ủ kh năng thu th p các thói quên c a ch nhà đ đáp ng nhu c u t t h n.

ộ ố ươ

ề

ể

2.2 M t s ph

ng pháp đi u khi n

ươ

ố ạ

ể

ề

2.3 Ph

ng pháp đi u khi n dùng IC s m ch logic

ươ ỏ ọ ẽ ấ ạ ẻ ả ạ ơ Ph ng pháp này có giá thành r , và có c u t o đ n gi n, m ch nh g n r thao tác

ỉ ự ư ế ạ ặ ộ ơ ả ắ l p đ t cũng nh thay th . Tuy nhiên m ch ch d a vào các tác đ ng logic đ n gi n,

ứ ế ế ề ả ầ ạ ộ ỉ kh năng đáp ng nhu c u h n ch , tính tùy bi n, linh đ ng không cao khó đi u ch nh

ệ ố ự ấ ả ớ ớ v i các d án l n, ít kh năng nâng c p h th ng sau này.

ế ề ể ằ ậ ạ Vì v y ta nên thay th các m ch logic này b ng các dòng vi đi u khi n, các dòng vi

ề ể ệ ượ ả ổ ế ấ ấ ẻ ẽ ế đi u khi n hi n nay đ c s n su t r t ph bi n nên giá thành r , r ớ ậ ti p c n v i

ườ ử ụ ng i s d ng.

ươ

ể

ề

ể

ề

2.4 Ph

ng pháp đi u khi n dùng vi đi u khi n

ở ộ ữ ụ ề ệ ầ ớ ớ ơ ể V i nh ng tòa nhà l n yêu c u đi u khi n càng m r ng h n nên vi c áp d ng các

ề ầ ế ể dòng vi đi u khi n càng c n thi t.

ứ ề ệ ả ớ ớ ườ ư ệ ộ ộ ẩ V i tkh năng đáp ng v i đi u ki n môi tr ổ ng thay đ i nh nhi t đ , đ m và các

ế ễ ệ ế ị ả ưở ộ ử ề ể ố ti n hi u nghi u do các thi t b khác nh h ủ ng. T c đ x lí c a vi đi u khi n là

ộ ử ể ề ể ệ ể ộ ớ ớ ộ ố ế m t đi m c ng l n, v i các dòng vi đi u khi n hi n hành t c đ x lí có th lên đ n

ầ ầ ứ ệ ệ ớ ộ hàng tri u câu l nh trên micro giây, hoàn toàn dáp ng v i nhu c u c n tác đ ng nhanh

và chính xác.

ỏ ọ ữ ể ạ ả ấ ộ ớ ộ ợ Và m t đi m c ng l n n a là m ch tích h p vô cùng nh g n, kh năng l p trình tùy

ứ ế ố ớ ở ộ ự ể ầ bi n cao, thích ng t t v i nhu c u phát tri n m r ng các d án sau này.

ự ế

ệ ố

ể

ề 2.5. H th ng đi u khi n tr c ti p

ế ể ể ậ ướ ự ự ế ộ i s tác đ ng tr c ti p

ề ườ ề ự ế ử ụ ệ ố H th ng đi u khi n tr c ti p s d ng các ti p đi n v t lí d ể ủ c a con ng i đi u khi n.

Ư ể u đi m :

(cid:0) ậ ộ Có đ tin c y cao

(cid:0) Giá thành r h n khi s d ng các ph

ử ụ ẻ ơ ươ ng pháp khác.

(cid:0) ổ ế ể ơ ở ọ ử ồ ệ Ph bi n h n, chúng ta có th mua m i c a hàng đ đi n.

(cid:0) ả ươ ử ơ S lý , b o d ả ng đ n gi n và an toàn

ượ Ng ể c đi m:

(cid:0) ạ Tính linh ho t không cao.

(cid:0) Kh năng đáp ng nhu c u con ng ứ

ả ầ ườ ể ề ờ ệ i trong th i kì phát tri n v công ngh .

(cid:0) Kh năng đa d ng hóa ph

ả ạ ươ ứ ề ể ấ ng th c đi u khi n th p

(cid:0) Kh năng m r ng h th ng th p ấ ở ộ

ệ ố ả

(cid:0) Kh năng đông b hóa h th ng khác th p.

ệ ố ấ ả ộ

Ậ

Ế

K T LU N

ầ ự ộ ế ố ạ ớ ủ ư ậ ầ ớ V i yêu c u t đ ng hóa ,k t n i v n v t cũng nh tính nhu c u m i c a con ng ườ i,

ư ủ ầ ồ ọ ượ ộ ơ ủ ẳ và cũng nh yêu c u c a đ án môn h c, và các tính năng v t tr i h n h n c a vi

ự ề ể ả ạ ớ ọ ế ế ệ ố ơ đi u khi n v i các m ch logic đ n gi n. Chúng em l a ch n thi t k h th ng đèn

ữ ậ ắ ự ộ ặ ằ ư ệ ể ộ thông minh có l u tr b t t đ ng khi phát hi n chuy n đ ng ho c b ng tay dùng t t

ọ ỏ ụ ề ể ể ỏ vi đi u khi n áp d ng quy mô nh , mang tính tìm hi u và h c h i.

ƯƠ

Ệ Ố

Ứ

Ế

CH

Ầ NG 3: THI T K PH N C NG H TH NG

ơ ồ ố ủ ệ 3.1 S đ kh i c a h thông

ổ

ề

3.2 T ng quan v Arduino

ả Hình nh Arduino nano

ử ạ ộ ượ ạ ị ấ ở ằ Arduino là m t board m ch vi x lý đ c sinh ra t i th tr n Ivrea ự Ý, nh m xây d ng

ứ ụ ươ ặ ớ ớ ườ ượ ậ ợ ơ các ng d ng t ng tác v i nhau ho c v i môi tr ng đ c thu n l ầ ứ i h n. Ph n c ng

ở ượ ạ ộ ồ ồ ế ế ề ả ử bao g m m t board m ch ngu n m đ c thi t k trên n n t ng vi x lý AVR Atmel

ữ ặ ị ồ ổ 8bit, ho c ARM Atmel 32bit. Nh ng Model hi n t ệ ạ ượ i đ c trang b g m 1 c ng giao

ậ ố ươ ế ầ ỹ ề ớ ti p USB, 6 chân đ u vào analog, 14 chân I/O k thu t s t ng thích v i nhi u board

ở ộ m r ng khác nhau.

ớ ữ ệ ế ế ủ ố ắ ế ượ Đ c gi i thi u vào năm 2005, Nh ng nhà thi t k c a Arduino c g ng mang đ n

ươ ứ ễ ữ ố ườ ộ m t ph ng th c d dàng, không t n kém cho nh ng ng i yêu thích, sinh viên và

ớ ể ạ ữ ệ ế ị ả ươ ườ gi i chuyên nghi p đ t o ra nh ng thi t b có kh năng t ớ ng tác v i môi tr ng

ụ ổ ế ơ ấ ữ ữ ế ả ấ thông qua các c m bi n và các c c u ch p hành. Nh ng ví d ph bi n cho nh ng

ườ ớ ắ ầ ể ề ả ồ ơ ệ ộ ng i yêu thích m i b t đ u bao g m các robot đ n gi n, đi u khi n nhi t đ và phát

ệ ể ộ ớ ộ ườ ể ạ ợ hi n chuy n đ ng. Đi cùng v i nó là m t môi tr ng phát tri n tích h p (IDE) ch y

ườ ườ ế ươ trên các máy tính cá nhân thông th ng và cho phép ng i dùng vi t các ch ng trình

ữ ặ ằ cho Aduino b ng ngôn ng C ho c C++.

ế ế ầ ứ ượ ể ữ ố ự ấ ộ Thông tin thi t k ph n c ng đ c cung c p công khai đ nh ng ai mu n t làm m t

ể ự ạ ệ ượ ở ườ ướ ằ m ch Arduino b ng tay có th t ự mình th c hi n đ ồ c (mã ngu n m ). Ng i ta c

ữ ứ ạ ả ượ ả tính kho ng gi a năm 2011 có trên 300 ngàn m ch Arduino chính 2 th c đã đ c s n

ươ ứ ạ ạ ượ ư ấ xu t th ả ng m i, và vào năm 2013 có kho ng 700 ngàn m ch chính th c đã đ c đ a

ườ ớ t i tay ng i dùng.

ị

ử

3.2.1 L ch s

ượ ộ ự ở ộ ư ạ Arduino đ c kh i đ ng vào năm 2005 nh là m t d án dành cho sinh viên tr i

ệ ạ Interaction Design Institute Ivrea (Vi n thi ế ế ươ t k t ng tác Ivrea) t i Ivrea,

ữ ộ ườ ạ ạ ả ậ Italy.Massimo Banzi, m t trong nh ng ng i sáng l p, gi ng d y t i Ivrea. Cái tên

ế ừ ộ ạ ậ ủ ự ơ ộ "Arduino" đ n t m t quán bar t i Ivrea, n i m t vài nhà sáng l p c a d án này

ườ ặ ặ ả ượ ấ ướ th ng xuyên g p m t. B n thân quán bar này có đ c l y tên là Arduino, Bá t c

ủ ừ ế ủ c a Ivrea, và là vua c a Italy t năm 1002 đ n 1014.

ầ ứ

3.2.2 Ph n c ng

ề ể ề ệ ạ ồ ộ ộ ớ ổ M t m ch Arduino bao g m m t vi đi u khi n AVR v i nhi u linh ki n b sung giúp

ể ở ộ ạ ạ ậ ớ ộ ọ ủ ễ d dàng l p trình và có th m r ng v i các m ch khác. M t khía c nh quan tr ng c a

ẩ ủ ế ố ườ ế ố ớ ủ Arduino là các k t n i tiêu chu n c a nó, cho phép ng i dùng k t n i v i CPU c a

ể ễ ể ớ ổ ượ ọ board v i các module thêm vào có th d dàng chuy n đ i, đ c g i là shield. Vài

ư ề ớ ự ế shield truy n thông v i board Arduino tr c ti p thông qua các chân khác nhau, nh ng

ề ượ ị ể ượ ế ề ị ỉ nhi u shield đ c đ nh đ a ch thông qua serial bus I²Cnhi u shield có th đ c x p

ử ụ ồ ướ ạ ứ ườ ử ụ ch ng và s d ng d i d ng song song. Arduino chính th c th ng s d ng các dòng

ặ ệ chip megaAVR, đ c bi t là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và

ử ộ ộ ượ ử ụ ạ ở ATmega2560. M t vài các b vi x lý khác cũng đ c s d ng b i các m ch Arduino

ế ế ạ ầ ạ ồ ộ ỉ ươ t ộ ộ ề ng thích. H u h t các m ch g m m t b đi u ch nh tuy n tính 5V và m t th ch

ặ ộ ộ ộ ưở ế ể ặ ộ anh dao đ ng 16 MHz (ho c b c ng h ng ceramic trong m t vài bi n th ), m c dù

ộ ế ế ư ạ ạ ộ ề ệ ỏ ỉ m t vài thi t k nh LilyPad ch y t i 8 MHz và b qua b đi u ch nh đi n áp onboard

ạ ỡ ế ị ể ượ ậ ề ể ộ ế ề do h n ch v kích c thi t b . M t vi đi u khi n Arduino cũng có th đ c l p trình

ả ộ ớ ơ ươ ớ ẵ s n v i m t boot loader cho phép đ n gi n là upload ch ộ ng trình vào b nh flash on

ế ị ườ ộ ộ ạ ả ầ ề ớ chip, so v i các thi t b khác th ng ph i c n m t b n p bên ngoài. Đi u này giúp

ệ ử ụ ượ ự ế ử ụ ằ ơ cho vi c s d ng Arduino đ c tr c ti p h n b ng cách cho phép s d ng 1 máy tính

ộ ộ ạ ư ươ ố g c nh là m t b n p ch ng trình.

ử ụ ế ề ầ ắ ấ ả Theo nguyên t c, khi s d ng ngăn x p ph n m m Arduino, t t c các board đ ượ ậ c l p

ộ ế ố ệ ạ ư ứ ự ờ trình thông qua m t k t n i RS232, nh ng cách th c th c hi n l ộ i tùy thu c vào đ i

ầ ứ ữ ể ạ ộ ổ ứ ph n c ng. Các board Serial Arduino có ch a m t m ch chuy n đ i gi a RS232 sang

ự ệ ổ TTL. Các board Arduino hi n t ệ ạ ượ ậ i đ c l p trình thông qua c ng USB, th c hi n thông

ư ư ể ế ể ổ qua chip chuy n đ i USBtoserial nh là FTDI FT232. Vài bi n th , nh Arduino

ử ụ ứ ặ ộ ố Mini và Boarduino không chính th c, s d ng m t board adapter ho c cáp n i USBto

ờ ượ ặ ươ ử ụ ứ ộ ể serial có th tháo r i đ c, Bluetooth ho c các ph ng th c khác. (Khi s d ng m t

ụ ậ ụ ậ ề ể ề ố công c l p trình vi đi u khi n truy n th ng thay vì ArduinoIDE, công c l p trình

ẩ ẽ ượ ử ụ AVR ISP tiêu chu n s đ c s d ng.)

ể ử ụ ẽ ư ủ ế ề ể ầ Board Arduino s đ a ra h u h t các chân I/O c a vi đi u khi n đ s d ng cho

ữ ạ ờ ư nh ng m ch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây gi ỹ là Uno đ a ra 14 chân I/O k

ế ộ ộ ậ ố ể ạ ề ố thu t s , 6 trong s đó có th t o xung PWM (đi u ch đ r ng xung) và 6 chân input

ể ượ ử ụ ư ữ ố ượ analog, có th đ c s d ng nh là 6 chân I/O s . Nh ng chân này đ c thi ế ế ằ t k n m

ứ ề ặ phía trên m t board, thông qua các header cái 0.10inch (2.5 mm). Nhi u shield ng

ượ ươ ạ ụ d ng plugin cũng đ c th ng m i hóa. Các board Arduino Nano, và Arduino

ể ấ compatible Bare Bones Board và Boarduino có th cung c p các chân header đ c ự ở ặ m t

ủ ể ắ trên c a board dùng đ c m vào các breadboard.

ể ư ế ề ố ộ Có nhi u bi n th nh Arduinocompatible và Arduinoderived. M t vài trong s đó có

ứ ươ ươ ể ử ụ ể ế ớ ạ ch c năng t ng đ ng v i Arduino và có th s d ng đ thay th qua l ề i. Nhi u m ở

ượ ự ệ ầ ằ ườ ộ r ng cho Arduino đ c th c thi n b ng cách thêm vào các driver đ u ra, th ử ng s

ườ ọ ể ơ ủ ệ ả ấ ụ d ng trong các tr ng h c đ đ n gi n hóa các c u trúc c a các 'con r p' và các robot

ữ ỏ ườ ươ ươ ề ệ ổ ề ư ạ nh . Nh ng board khác th ng t ng đ ng v đi n nh ng có thay đ i v hình d ng

ộ ươ ể ử ụ ế ớ đôi khi còn duy trì đ t ng thích v i các shield, đôi khi không. Vài bi n th s d ng

ử ệ ứ ộ ươ ớ ộ b vi x lý hoàn toàn khác bi t, v i các m c đ t ng thích khác nhau.

ạ 3.2.3 Các lo i Arduino

Ả ạ Hình nh Các lo i Arduino

ớ

ệ

ệ ố

3.3 Gi

i thi u các lo i

ạ thi

t bế ị trong h th ng

ể ộ

ế

ả

3.3.1 C m bi n chuy n đ ng (PIR)

PIR là gì

ộ ả ứ ế Nó là ch vi ữ ế ắ ủ t t ụ t c a Passive InfraRed sensor (PIR sensor), t c là b c m bi n th

ạ ạ ồ ồ ồ ộ đ ng dùng ngu n kích thích là tia h ng ngo i. Tia h ng ngo i (IR) chính là các tia

ệ ừ ể ậ nhi t phát ra t ơ ể ố các v t th nóng. Trong các c th s ng, trong chúng ta luôn có thân

ệ ườ ở ộ ừ ơ ể ẽ ệ nhi t (thông th ng là 37 đ C), và t c th chúng ta s luôn phát ra các tia nhi t,

ạ ồ ọ ườ ộ ế ẽ ệ ể ể ổ hay còn g i là các tia h ng ngo i, ng i ta s dùng m t t bào đi n đ chuy n đ i tia

ệ ể ệ ệ ế ệ ả ậ ạ ờ nhi t ra d ng tín hi u đi n và nh đó mà có th làm ra c m bi n phát hi n các v t th ể

ụ ộ ể ế ả ộ ồ ệ ọ nóng đang chuy n đ ng. C m bi n này g i là th đ ng vì nó không dùng ngu n nhi t

ỉ ụ ủ ộ ự ồ ộ ồ ệ ự t phát (làm ngu n tích c c, hay ch đ ng) mà ch ph thu c vào các ngu n tha nhi t,

ệ ủ ự ư ườ ậ đó là thân nhi ể t c a các th c th khác, nh con ng i con v t...

ế ả ắ ầ ạ ệ ộ Trên đây là đ u dò PIR, lo i bên trong g n 2 c m bi n tia nhi t, nó có 3 chân ra, m t

ố ớ ể ừ ứ ệ ộ ố ồ chân n i masse, m t chân n i v i ngu n volt DC, m c áp làm vi c có th t ế 3 đ n

ể ậ ầ ạ ớ ộ ượ ế 15V. Góc dò l n. Đ tăng đ nh y cho đ u dò, B n dùng kính Fresnel, nó đ c thi t

ạ ầ ụ ế ả ớ ử ạ ế k cho lo i đ u có 2 c m bi n, góc dò l n, có tác d ng ngăn tia t ngo i.

ậ ố Thông s kĩ thu t

ử ụ ệ S d ng đi n áp: 4.512V DC

ầ Đ u ra: 1.5 3.3V

ề ễ ả ờ ỉ Th i gian tr : đi u ch nh trong kho ng 4200 giây

ễ ờ ố ạ Th i gian kích ho t: 2.5s (Ch ng nhi u)

ướ Kích th c PCB: 32mmx24mm

Góc quét: <100 độ

ệ ả Kho ng các phát hi n: 24.5m

Nguyên lý làm vi cệ

ồ ệ ườ ậ ồ ệ ề ồ Các ngu n nhi ớ t (v i ng i và con v t là ngu n thân nhi t) đ u phát ra tia h ng

ọ ấ ạ ạ ồ ượ ụ ngo i, qua kính Fresnel, qua kích l c l y tia h ng ngo i, nó đ c cho tiêu t trên 2

ạ ắ ệ ế ạ ầ ồ ượ ạ ớ ế ả c m bi n h ng ngo i g n trong đ u dò, và t o ra đi n áp đ c khu ch đ i v i

ộ ậ ừ ế ẽ ệ ả ấ transistor FET. Khi có m t v t nóng đi ngang qua, t 2 c m bi n này s cho xu t hi n

ẽ ượ ệ ệ ạ ể ộ ủ ư ế ạ 2 tín hi u và tín hi u này s đ c khu ch đ i đ có biên đ đ cao và đ a vào m ch

ể ộ ế ị ề ể ộ ộ so áp đ tác đ ng vào m t thi t b đi u khi n hay báo đ ng.

3.3.2 Relay đi n tệ ừ

ấ ạ ủ ơ C u t o c a relay (r – le)

ơ ả ủ ạ ồ ề ấ ẽ ặ ồ ộ ộ ơ V c u trúc c b n c a relay (r – le) s bao g m m t cu n dây kim lo i đ ng ho c

ượ ắ ừ ộ ậ ầ ấ ộ ượ ọ ừ nhôm đ c qu n quanh m t lõi s t t . B ph n này có ph n tĩnh đ c g i là ách t

ầ ộ ượ ọ ầ ứ ầ ứ ẽ ượ ế ố (Yoke) và ph n đ ng đ c g i là ph n c ng (Armature). Ph n c ng s đ c k t n i

ộ ế ụ ể ể ế ộ ộ ạ ể ạ ớ v i m t ti p đi m đ ng, cu n dây có tác d ng hút thanh ti p đi m l i đ t o thành

ụ ự ể ệ ế ạ ắ ạ ạ tr ng thái NO và NC. M ch ti p đi m (m ch l c) có nhi m v đóng c t các thi ế ị t b

ỏ ượ ộ ả ớ t ệ i v i dòng đi n nh và đ ở c cách ly b i cu n hút.

ơ ệ ủ Nguyên lý làm vi c c a relay (r – le)

ơ ồ ể ạ ả ấ ướ ể ệ ệ Các b n có th quan sát s đ mô t bên mình cung c p bên d i đ ti n cho vi c

ứ ấ ệ ẽ ạ ạ ạ hình dung nhé. Khi dòng đi n ch y qua m ch th nh t (1) thì nó s kích ho t nam

ệ ạ ộ ế ể ể ỏ châm đi n (màu nâu) và t o ra t ừ ườ tr ng đ thu hút m t ti p đi m (màu đ ) và kích

ạ ạ ắ ộ ồ ượ ắ ướ ế ể ứ ho t m ch th hai (2). Khi t t ngu n, m t lò xo đ c l p tr c vào ti p đi m có

ở ạ ị ụ ế ệ ể ầ ắ ộ ầ ữ ứ ạ nhi m v kéo ti p đi m tr l i v trí ban đ u, t t m ch th hai m t l n n a.

ụ ề ơ ộ ườ ứ ế ể ạ ở Đây là m t ví d v r le “th ng m ” (NO). Các ti p đi m trong m ch th hai không

ượ ế ố ặ ị ỉ ậ ệ ạ ơ đ c k t n i theo m c đ nh và ch b t khi dòng đi n ch y qua nam châm. Các r le

ườ ế ể ượ ế ố ể ệ ạ khác là “th ng đóng” (NC). Các ti p đi m đ c k t n i đ dòng đi n ch y qua

ỉ ắ ượ ặ ẩ ế ạ ặ ị chúng theo m c đ nh) và ch t t khi nam châm đ c kích ho t, kéo ho c đ y các ti p

ể ườ ổ ế ấ ở ơ đi m ra xa nhau. Thông th ng r le m là ph bi n nh t.

ướ ế ạ ấ ả ộ ộ ớ ộ Bên d i là m t hình nh đ ng khác cho th y cách m t relay liên k t hai m ch v i

Ở ạ ầ ượ ặ ắ ấ ở nhau. ộ phía bên trái, có m t m ch đ u vào đ ộ c cung c p b i m t công t c ho c

ạ ả ế ạ ộ ượ ệ ạ ấ m t lo i c m bi n nào đó. Khi m ch này đ c kích ho t, nó cung c p dòng đi n cho

ệ ắ ạ ộ ạ ứ ạ ầ m t nam châm đi n kéo công t c kim lo i đóng l ạ i và kích ho t m ch đ u ra th hai

ệ ươ ầ ạ ạ ỏ ố ả ở ( phía bên ph i). Dòng đi n t ng đ i nh trong m ch đ u vào do đó kích ho t dòng

ệ ớ ầ ạ ơ đi n l n h n trong m ch đ u ra.

ứ ấ ị ắ ạ ầ ệ ạ Th nh t: m ch đ u vào (vòng màu xanh) b t t và không có dòng đi n ch y qua cho

ế ể ặ ạ ắ ậ ả ầ ộ ế đ n khi m t cái gì đó (có th là c m bi n ho c đóng công t c) b t nó. M ch đ u ra

ị ắ ặ ỏ (vòng l p màu đ ) cũng b t t.

ỏ ạ ứ ẽ ệ ạ ầ ạ ộ Th hai: khi m t dòng đi n nh ch y trong m ch đ u vào. Nó s kích ho t nam châm

ượ ị ở ướ ạ ộ ừ ậ ạ ộ ộ ệ đi n (đ ể c hi n th đây d i d ng m t cu n dây màu xanh đ m). Và t o ra m t t

ườ tr ng xung quanh nó.

ứ ệ ượ ề ạ ầ ạ Th ba: nam châm đi n năng l ng kéo thanh kim lo i trong m ch đ u ra v phía nó,

ề ạ ạ ầ ắ ơ ệ ớ đóng công t c và cho phép dòng đi n l n h n nhi u ch y qua m ch đ u ra.

ứ ư ầ ạ ộ ế ị ặ ộ ư ệ Th t ậ : m ch đ u ra v n hành m t thi ơ t b có dòng đi n cao nh đèn ho c đ ng c

đi n.ệ

ị ườ ạ ơ Các lo i relay (r – le) trên th tr ệ ng hi n nay

ượ ế ị ườ ệ ẽ ơ Theo mình đ c bi t thì trên th tr ạ ng hi n nay s có hai d ng relay là module r le

ở ứ ệ ơ ố ự ẽ ấ ơ ở đóng m c th p (n i c c âm vào chân tín hi u r le s đóng) và module r le đóng

ố ự ươ ứ ệ ơ ữ ế ẽ m c cao (n i c c d ng vào chân tín hi u r le s đóng). N u chúng ta so sánh gi a 2

ệ ủ ố ỹ ề ế ậ ầ ố ơ ọ module r le có cùng thông s k thu t thì h u h t m i linh ki n c a nó đ u gi ng

ỉ ở ỗ ủ ậ ỗ ộ nhau, ch khác nhau ch cái transistor c a m i module. Chính vì b ph n transistor

ớ ượ ạ ạ ơ ở ứ này nên ta m i có đ c 2 lo i module r le (có 2 lo i transistor là NPN – kích m c

ở ứ ấ cao, và PNP – kích m c th p).

ộ ố ạ ơ ị ườ M t s lo i r le trên th tr ng

3.3.3 Pin lithium

ấ ạ C u t o

ụ ơ ả ấ ạ ự ươ ộ ỏ ồ C u t o m t viên pin Liion hình tr c b n g m: V ngoài, c c d ự ng, c c âm,

ệ màng ngăn cách đi n và dung môi.

ự ươ ọ C c d ng (Positive) còn g i là Cathod đ ượ ấ ạ ừ c c u t o t Lithium cacbonat oxide

ử ồ ử ế ớ ừ ấ (LiCo2). Có c u trúc phân t bao g m phân t Oxide coban liên k t v i nguyên t

ệ ạ ừ ể ạ ỏ Lithium. Khi có dòng đi n ch y qua, nguyên t Lithium d dàng tách kh i câu trúc t o

ươ thành ion d ng Lithium, Li+.

ấ ạ ừ ự ư ứ ữ C c âm (Negative) c u t o t graphene (than chì) có ch c năng l u gi các ion Lithium

L+ trong tinh th .ể

ữ ự ự ệ ặ ằ ằ ỏ Màng ngăn cách đi n (seperator) là m ng làm b ng nh a PE ho c PP n m gi a c c

ươ ề ỗ ự ữ ự ươ ứ ỏ d ng và c c âm, có nhi u l nh có ch c năng ngăn cách gi a c c d ự ng và c c âm

ư ả ẫ ạ ộ ố nh ng v n cho các ion Li+ đi qua. M t s pin màng ngăn cách có kh năng khít l i khi

ệ ộ nhi t đ cao, không cho Li+ đi qua.

ầ ự ươ ấ ỏ ệ ấ ị ứ ự Dung d ch đi n phân: là ch t l ng l p đ y c c d ng, c c âm và màng ngăn, ch a

ữ ơ ứ ấ ướ ụ ấ ơ LiPF6 và dung môi h u c , ch a r t ít n c ( th p h n 0.001%) vì Lithium tác d ng

ư ậ ẫ ứ ị ừ ượ ớ ướ v i n c. Dung d ch có ch c năng nh v t d n các ion Li+ t . Các lá dài đ ấ c qu n

ặ ớ ề ở ữ ư ệ ạ l i thành nhi u vòng, ép ch t v i nhau, ị gi a chúng là dung d ch đi n phân nh hình.

ỏ ớ ườ ậ ệ ạ ể ằ ặ ớ L p v bên ngoài th ng làm b ng kim lo i đ nén ch t các l p v t li u bên trong.

ượ ị ỗ ể ể ấ ổ Pin còn đ c trang b l thoát khí đ tránh đ pin n khi áp su t bên trong tăng cao.

ỳ ạ ả ớ ạ ấ ứ ề ư ư ể Pin Lithium ion có nhi u u đi m nh : Chu k s c x l n, s c b t c lúc nào cũng

ưở ọ ủ ế ổ ả không nh h ng đ n tu i th c a pin .

ẫ ồ ạ ạ ộ ố ượ ể ấ ả ị Bên c nh đó nó v n t n t i m t s nh c đi m : Pin lithium ion b suy gi m ch t

ả ượ ọ ạ ờ ượ l ng theo th i gian, dù cho b n có xài hay không. Pin lithium – ion ph i đ c b c

ỏ ằ ổ ế ệ ễ ậ ạ ớ ị trong l p v b ng kim lo i , và dung môi đi n phân d cháy n n u pin b va đ p ,

ế ạ bi n d ng.

ơ ữ ộ ố ể ề ề ế ạ H n n a, cu c s ng ngày càng phát tri n mang đ n nhi u đi u sáng t o, trong đó có

ế ị ượ ư ả ỏ các thi t b đeo đ c nh Smartwatch hay Smartphone cong, đòi h i viên pin ph i cong

ế ị ể ứ ẩ ờ ỹ ượ theo thi t b đ tăng tính th m m , th i trang. Pin Lithium ion không đáp ng đ c

ề đi u đó.

ượ ử ụ ể ể ấ ả ộ ữ Vì nh ng nh c đi m trên, ngày nay các nhà s n xu t đang chuy n sang s d ng m t

ạ ố ơ ụ ữ ắ ượ ữ ư ủ ể ể lo i pin t t h n, kh c ph c nh ng nh c đi m và duy trì nh ng u đi m c a pin

Lithium ion.

ự ế ả Hình nh th c t Pin Lithium

ố ạ

3.4 Các kh i m ch thi

ế ế t k

ồ

ố

ể

3.4.1 Kh i chuy n ngu n

ồ ự ộ ấ ố ể Kh i chuy n ngu n t ồ đ ng khi ngu n chính m t.

ế ố ớ ầ ồ Jack J1 là đ u vào k t n i v i ngu n chính

ụ ọ ụ ệ ệ ầ ổ ị ễ T C1 có nhi m v l c nhi u và n đ nh đi n áp đ u vào

ạ ồ R1 h n dòng cho led D1 báo có ngu n vào

ể ế ấ ồ ườ Ngu n chính c p vào ti p đi m th ở ng m relay

ụ ấ ể ế ồ ườ ử Ngu n ph c p vào ti p đi m th ng đóng c a relay

ạ ộ ậ ứ ủ ệ ệ ấ ộ Khi c p đi n vào jack j l p t c cu n hút c a relay có đi n và Nguyên lý ho t đ ng :

ế ườ ở ủ ạ ấ ạ ồ ấ ể ti p đi m th ng m c a relay đóng l i c p ngu n cho m ch. Ng ượ ạ c l i khi m t

ồ ấ ự ể ệ ế ể ả ồ đi n thì ti p đi m nh ra chuy n ngu n c p sang ngu n pin d phòng.

ể ộ ố ả ế 3.4.1.2 Kh i c m bi n chuy n đ ng

ườ ủ ả ế ể ế ể ả ộ Khi có con ng i đi vào vùng quét c a c m bi n chuy n đ ng thì c m bi n chuy n

ẽ ẩ ừ ứ ẽ ữ ứ ứ ế ấ ườ ộ đ ng s đ y chân Out t m c th p lên m c cao và s gi m c cao đ n khi ng i đi ra

ẽ ả ạ ủ ả ế ỏ ứ ấ ừ ứ ư ậ kh i vùng quét c a c m bi n , chân Out s tr l i m c th p, t ch c năng nh v y

ề ở ể ử ư đ a vào vi đi u khi n x lý kích m bóng đèn.

Tính năng:

ự ộ ườ ả ứ ạ ả ứ + T đ ng c m ng: Khi có ng i vào ph m vi c m ng, OUT: 1.53.3V;

ệ ở không phát hi n 0V

ặ ạ ự ộ ư ề ứ ế ờ + Không l p l ạ i kích ho t: module t ấ đ ng đ a v m c th p khi h t th i gian

trễ

ặ ạ ạ ữ ở ứ + Có l p l i kích ho t: module luôn gi ế m c cao cho đ n khi không còn

ườ ộ ng ể i chuy n đ ng

ế ậ ặ ờ ổ ị + Thi ạ ộ t l p th i gian: module ho t đ ng n đ nh khi cài đ t >5s

ậ ố Thông s kĩ thu t:

ử ụ ệ + S d ng đi n áp: 4.512V DC

ầ + Đ u ra: 1.5 3.3V

ề ễ ả ờ ỉ + Th i gian tr : đi u ch nh trong kho ng 4200 giây

ễ ờ ố ạ + Th i gian kích ho t: 2.5s (Ch ng nhi u)

ướ + Kích th c PCB: 32mmx24mm

+ Góc quét: <100 độ

ệ ả +Kho ng các phát hi n: 24.5m

ấ

ố 3.4.2 Kh i nút nh n

ể ề ậ ắ ể ấ ố ở ế ộ Kh i nút nh n đ đi u khi n bóng đèn b t t t khi ch đ ban ngày

ữ ờ ấ ở ớ ệ ở ấ ồ c m c n i ti p gi a 1 đi n tr v i 1 nút nh n đ ng th i l y tín hi u

ắ ố ế ề ượ ố ư ề ố ể ể ử ể ệ Kh i này đ đi m n i đ a v vi đi u khi n đ x lý.

ể ấ ở ẽ ượ ậ ố c nh n đi m a trên s đ c kéo xu ng mass , ta nh n bi ế ượ t đ c

ạ ấ ượ Khi nút nh n đ ấ tr ng thái nh n

ấ ượ ậ ượ ạ c kéo lên VCC , ta nh n đ c tr ng thái khi không

ộ Khi khong tác đ ng nút nh n đ nh nấ

ố ề

ể

3.4.3 Kh i đi u khi n bóng đèn

ể ể ả ẫ Chúng ta dùng bóng đèn led thay cho bóng 220v đ an toàn khi di chuy n mà v n đ m

ầ ủ ồ ể ệ ọ ở ở ả b o yêu c u c a đ án môn h c. Transitor dùn đ kích m bóng led đi n tr R5 dùng

ể ạ đ h n dòng trên bóng led.

Thông s k thu t :

ố ỹ ậ

Ch n Unguon =

Uled=2v

ọ 5v

C ng đ dòng đi n qua led I=15mA =0.015A

ườ ệ ộ

M c n i ti p

R5 ==66

ớ ắ ố ế 2 bóng v i R5 nên:

ấ Công su t P = U.I= 5*0.015*2=0.15W

ố ề

ể ạ

3.4.5 Kh i đi u khi n s c pin

ử ụ ệ ể ề ạ ạ Modun s d ng ic TP4056 cho phép đi u khi n dòng s c và đi n áp s ccho pin.Có

ắ ả ả ư ỏ ứ ể ệ ệ ấ ố ch c năng ng t t i b o v pin khi đi n áp xu ng quá th p đ tránh làm h h ng pin

ạ ượ ử ụ ể ạ ệ ạ (chai pin), m ch đ c s d ng đ s c cho các lo i pin Lithium có đi n áp

ạ ướ ỏ ọ ế 3.7~4.2VDC (Pin Lipo, Pin 18650,...), m ch có kích th ớ ổ c nh g n v i c ng USB k t

ạ ầ ự ộ ị ạ ể ắ ạ ố ệ ụ n i ti n d ng, đèn báo đang s c và s c đ y hi n th tr ng thái pin. T đ ng ng t khi

ạ ầ pin s c đ y

ậ ố ỹ Thông s k thu t:

Ngu n đ u vào:

ầ ồ

ồ + 4.5~8VDC: Chân ngu n vào + /

Ngu n s c đ y: 4.2VDC

ồ ạ ầ

Charging method: Linear charging 1%

Charging precision: 1.5%

ạ ạ ổ ể ế Dòng s c: 1A có th bi n đ i theo tr ng thái pin.

Ch c năng ng t t

ắ ả ả ứ ệ ể ệ ấ ư ố i b o v pin khi đi n áp xu ng quá th p đ tránh làm h

ỏ h ng pin (chai pin).

ạ ạ Đèn tr ng thái s c:

ư ầ ạ ỏ + Đèn đ : đang s c, ch a đ y

ạ ầ + Đèn xanh lá: Đã s c đ y.

Kích th

ướ c: 17x22x5mm

Ậ

Ế

K T LU N

ừ ữ ị ả ấ ượ ữ ứ ệ ẩ ả ố T nh ng kh i ch c năng trên và nh ng linh ki n đã chu n b đ m b o ch t l ng ta

ự ể ệ ể ế ượ ế ế ắ ầ b t đ u ti n hành làm mô hình th c nhi m đ có th xem đ ạ c m ch thi t k và mô

ứ ượ ầ ủ ồ ự ế ủ ư ầ ể hình có th đáp ng đ c các yêu c u c a đ án, cũng nh nhu c u th c t c a con

ng i.ườ

Ơ Ồ

S Đ NGUYÊN LÝ

ƯƠ

Ầ

Ặ

Ề

CH

NG 4 : L P TRÌNH PH N M M

ư ồ

ậ

4.1 L u đ thu t toán

ớ

ệ ề

ề

ầ

4.2 Gi

i thi u v ph n m n Arduino IDE

ườ ộ ứ ủ ụ ể ợ Môi tr ng phát tri n tích h p (IDE) c a Arduino là m t ng d ng crossplatform (đa

ượ ế ằ ừ ẽ ượ ử ụ ữ ậ ề ả n n t ng) đ c vi t b ng Java, và t IDE này s đ c s d ng cho Ngôn ng l p

ử ượ trình x lý (Processing programming language) và project Wiring. Nó đ c thi ế ế ể t k đ

ữ ườ ớ ậ ự ể ề ầ ớ dành cho nh ng ng i m i t p làm quen v i lĩnh v c phát tri n ph n m m. Nó bao

ộ ươ ứ ư ấ ớ ự ộ ồ g m m t ch ng trình code editor v i các ch c năng nh đánh 7 d u cú pháp, t đ ng

ự ộ ề ư ị ươ brace matching, và t đ ng canh l , cũng nh compile(biên d ch) và upload ch ng

ấ ộ ỉ ớ trình lên board ch v i 1 cú nh p chu t.

ươ ế ượ ọ ộ ươ ộ M t ch ặ ng trình ho c code vi t cho Arduino đ c g i là m t sketch. Các ch ng

ượ ế ằ ư ệ ặ ộ ớ trình Arduino đ c vi ầ t b ng C ho c C++. Arduino IDE đi kèm v i m t th vi n ph n

ượ ọ ừ ể ố ề m m đ c g i là "Wiring", t project Wiring g c, có th giúp các thao tác input/output

ượ ễ ơ ườ ể ạ ỉ ầ ộ ị ươ đ c d dàng h n. Ng i dùng ch c n đ nh nghĩa 2 hàm đ t o ra m t ch ng trình

ể ạ ượ ự vòng th c thi (cyclic executive) có th ch y đ c:

ở ộ ạ ỗ ộ ươ ể ế ậ (cid:0) setup(): hàm này ch y m i khi kh i đ ng m t ch ng trình, dùng đ thi t l p các cài

đ t ặ

ắ ạ ồ (cid:0) loop(): hàm này đ ượ ọ ặ ạ c g i l p l ế i cho đ n khi t t ngu n board m ch

ươ

4.3 Mã ch

ng trình

#define LED 13

#define BUTTON 3

#define CBCD 4

ế ạ bool trangthailed=0; // khai báo bi n tr ng thái đèn

bool dem=0;

long last;

void setup() {

ầ ầ // khai báo đ u ra đ u vào

pinMode(LED,OUTPUT);

pinMode(BUTTON,INPUT);

pinMode(CBCD,INPUT);

last=millis();

}

void loop() {

ươ //ch ng trình chính

if(digitalRead(CBCD)== 1 && trangthailed == 0 && dem==0 )

{

trangthailed=1;

dem=1;

}

if(digitalRead(CBCD)== 0 && trangthailed==1 && dem==1 )

{

trangthailed=0;

dem=0;

}

if(digitalRead(BUTTON)== 0)

{

delay(30);

if(digitalRead(BUTTON)== 0) trangthailed=!trangthailed;

while(digitalRead(BUTTON)== 0);

}

if (trangthailed==1) {

digitalWrite(LED,HIGH);

}

else if(trangthailed==0)

{

digitalWrite(LED,LOW);

}

HOÀN THÀNH MÔ HÌNH

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯƠ

ƯỚ

Ể

CH

NG 5 : K T LU N VÀ PH

NG H

NG PHÁT TRI N

Ậ

Ế

K T LU N

ẵ ả ờ ồ ệ Th i gian qua, nhóm em đã hoàn thành đ án và s n sàng b o v

ệ ượ ủ ự ồ ứ Đ án c a nhóm em th c hi n đ c các ch c năng sau :

ế ệ ả ộ ườ ể Dùng c m bi n chuy n đ ng phát hi n có ng i hay không

ể ấ ể ề Dùng nút nh n đ đi u khi n bóng đèn

Ở ồ ệ ẽ ả ự ữ ầ ầ ộ ổ đ án này, là l n đ u chúng em th c hi n s x y ra nh ng sai sót , và đ n

ỡ ể ụ ẽ ể ẽ ầ ắ ả ệ ị đ nh s không cao mong th y cô s giúp đ đ có th kh c ph c và c i thi n

ơ ữ ẩ ả s n ph m h n n a.

ƯỚ

Ể

H

NG PHÁT TRI N

ệ ả ộ ổ ị C i thi n đ chính xác và tính n đ nh.

ể ở ướ ế ề ớ ơ H ng đ n đi u khi n quy mô l n h n.

ự ế ế ợ ụ ơ ớ ế ị ạ ề Áp d ng nhi u h n vào th c t k t h p v i các thi t b IOT khác t o nên 1

ấ ệ ồ h đ ng nh t.

Ủ Ả Ậ ƯỚ Ộ Ồ Ả Ẫ Ệ NH N XÉT C A GI NG VIÊN H NG D N VÀ H I Đ NG B O V

……………………………………………………………………………………………..