›

Đồ án Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh

docx 70 trang phuongvu95 6971
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxdo_an_thiet_ke_he_thong_mai_che_xep_di_dong_thong_minh.docx

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh

  1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN TÀI THU THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ THÁI NGUYÊN, NĂM 2020
  2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tài Thu Lớp : CNKTĐ-ĐT - K14A Giáo viên hướng dẫn : Th.S Lê Thị Thu Phương THÁI NGUYÊN, NĂM 2020 THÁI NGUYÊN, NĂM 2015
  3. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Lê Thị Thu Phương đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình em thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông Thái Nguyên nói chung, các thầy cô trong khoa Công nghệ tự động hóa nói riêng đã dạy cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đạt kết quả cao. 1
  4. LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong bản đồ án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện bản đồ án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong bản đồ án đã được chỉ rõ, nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. Thái Nguyên, ngày 06 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tài Thu 2
  5. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 LỜI CAM ĐOAN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU 7 LỜI NÓI ĐẦU 8 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH HIỆN NAY 11 1.1. Tổng quan về các loại mái che hiện nay 11 1.2. Mái che cố định 12 1.3. Mái che xếp di động thông minh hiện nay 13 1.3.1 Giới thiệu chung 13 1.3.2. Cấu tạo mái che xếp 14 1.3.3. Ưu điểm 14 1.3.4. Ứng dụng trong thực tế 17 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 19 2.1. Đặt vấn đề 19 2.1.1. Khảo sát và phân tích hệ thống 19 2.2. Giới thiệu chung về Arduino 20 2.2.1. Lịch sử hình thành của Arduino 20 2.2.2. Khái niệm về Arduino 22 2.2.3. Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình cho Arduino. 24 2.2.4. Giao diện phần mền Arduino IDE 25 2.2.5. Sử dụng một số menu thông dụng trên phần mềm Arduino IDE 26 2.2.6. Cấu trúc của một chương trình Arduino IDE 27 2.2.7. Phần mềm hỗ trợ Proteus 8.6 29 2.2. Giới thiệu các thiết bị sử dụng trong hệ thống 31 2.2.1. Khối nguồn 31 2.2.2. Khối xử lý trung tâm 34 3
  6. 2.2.3. Khối cảm biến 36 2.2.4. Khối thiết bị chấp hành 42 2.2.5. Module chuyển nguồn dự phòng tự động 48 2.2.6. Module sạc ắc quy XH - M604 49 2.2.7. Module Relay 50 2.2.8. Công tắc hành trình 50 2.2.9. Nút bấm 51 2.2.10. Công tác gạt 52 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH 53 3.1. Sơ đồ khối hệ thống 53 3.1.1. Chức năng các khối 53 3.1.2. Nguyên lý hoạt động 54 3.2. Thiết kế phần cứng 54 3.3. Thiết kế phần cơ khí 58 3.4. Lưu đồ thuật toán 61 3.5. Một số hình ảnh kết quả 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 68 4
  7. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mái che cố định [1] 12 Hình 1.2. Hình ảnh mái che xếp 13 Hình 1.3: Cấu tạo mái che xếp [2] 14 Hình 1.4: Thiết kế mái bạt xếp ở nhà hàng 16 Hình 1.5: Các mẫu vải bạt mái xếp 17 Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino [4] 20 Hình 2.2: Giao diện phần mềm Arduino IDE 25 Hình 2.3: Lấy ví dụ có sẵn trong Arduino IDE 26 Hình 2.4: Lựa chọn loại board sử dụng 26 Hình 2.5: Chọn cổng COM 27 Hình 2.6: Giao diện khi bắt đầu mở Proteus 8.6 30 Hình 2.7: Adapter 12VDC, 5A [6] 31 Hình 2.8: Module LM2596 32 Hình 2.9: Bình ắc quy 12V [7] 32 Hình 2.10: Cấu tạo của bình ắc quy 33 Hình 2.11: Nguyên lý phóng điện của ắc quy [7] 34 Hình 2.12: Nguyên lý nạp điện của ắc quy [7] 34 Hình 2.13: Sơ đồ chân Arduino nano [8] 35 Hình 2.14: Cảm biến mưa [9] 37 Hình 2.15: Mô-đun điều khiển cảm biến mưa 37 Hình 2.16: Cảm biến BH1750 [10] 38 Hình 2.17: Sơ đồ khối của BH1750 39 Hình 2.18: Cảm biến quang E18-D18NK [11] 40 Hình 2.19: Sơ đồ chân E18-D80NK [11] 41 Hình 2.20: Mô tả nguyên lý động của cảm biến hồng ngoại 42 Hình 2.21: Động cơ DC có giảm tốc [12] 43 Hình 2.22: Kích thước dọc, ngang máy điện một chiều 44 Hình 2.23: Cấu tạo hệ bánh răng giảm tốc [13] 45 Hình 2.24: Bóng đèn Led 46 5
  8. Hình 2.25: Cấu tạo của bóng LED 46 Hình 2.26: Module chuyển nguồn dự phòng 48 Hình 2.27: Cách đấu nối dây mạch chuyển nguồn 48 Hình 2.28: Mạch sạc ắc quy XH-M604 49 Hình 2.29: Module Relay 5V 50 Hình 2.30: Công tắc hành trình 51 Hình 2.31: Nút bấm 51 Hình 2.32: Công tắc gạt 3 chân 52 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 53 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 54 Hình 3.3: Sơ đồ mạch sạc ắc quy và chuyển nguồn tự động 55 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cảm biến mưa 55 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến ánh sáng 56 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ 56 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bóng đèn 57 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống mái che xếp 58 Hình 3.9: Mô hình mái che xếp di động 58 Hình 3.10: Hình chiếu cạnh của mô hình mái che xếp di động thông minh 59 Hình 3.11: Hình chiếu đứng mô hình mái che xếp di động thông minh 59 Hình 3.12: Hình chiếu đứng mô hình hệ thống mái che xếp di động thông minh 60 Hình 3.13: Mô hình tổng quan hệ thống mái che xếp di động thông minh 60 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán chế độ điểu khiển bằng tay 61 Hình 3.15: Lưu đồ thuật toán chế độ điều khiển tự động 62 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống 63 Hình 3.17: Hình ảnh các nút chức năng mạch điều khiển 63 Hình 3.18: Hình ảnh mạch điều khiển sau khi hoàn thành 64 Hình 3.19: Hình ảnh mạch chuyển nguồn, mạch sạc ắc quy và nút bấm 64 Hình 3.20: Hình ảnh mô hình mái che xếp di động 65 6
  9. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Lựa chọn tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân vào ra 28 Bảng 2.2 Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp 28 7
  10. LỜI NÓI ĐẦU  Lý do chọn đề tài Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, cũng như nhu cầu đòi hỏi của con người ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu về một cuộc sống tiện nghi, thông minh. Điều này đã thôi thúc những nhà khoa học thiết kế chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thông minh đó. Một trong số đó cần kể tới là mái che xếp thông minh. Mái che xếp thông minh là một thiết bị khá phổ biến trên thị trường hiện nay và khá được người dùng ưa chuộng. Tuy nhiên, hầu hết tất cả các mái che xếp trên thị trường hiện nay đều được điều khiển một cách hết sức thô sơ. Trong đời sống hiện nay, tự động hóa các thiết bị để chúng hoạt động hiệu quả hơn là một xu thế tất yếu. Đề tài “Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh” cũng nhằm thiết kế một hệ thống mái che hoạt động hiệu quả hơn mà không cần nhiều đến sự điều khiển trực tiếp từ người sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian, công sức và cũng làm tăng tuổi thọ mái che so với các mái che truyền thống khác. Trong khuôn khổ đồ án này, em sẽ đưa ra phương án kĩ thuật để thiết kế hệ thống mái che hoạt động tự động. Tuy nhiên, với kiến thức hạn hẹp của bản thân, phương án em đưa ra cũng có thể chưa hẳn là giải pháp tối ưu nhất và cũng khó có thể tránh được những thiếu sót, em rất mong nhận được những góp ý từ quý thầy cô và các bạn nhằm hoàn thiện hơn sản phẩm này.  Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài Hệ thống mái che xếp di động thông minh theo thời tiết lúc đầu chỉ đơn giản là: nếu ban ngày, trời mát, không có nắng và cũng không có mưa thì mái che sẽ tự động cuốn vào; nếu như trời nắng, hoặc mưa thì mái che sẽ tự động cuốn ra che. Như thế, người sử dụng sẽ không cần phải quay một cách thô sơ như trước nữa mà vẫn sử dụng mái đó đúng mục đích. Một yêu cầu nữa đặt ra là khi con người muốn can thiệp vào sự điều khiển đó, mà không cần đến yếu tố tự động thì mạch xử lý của chúng ta cũng đáp ứng được. Nghĩa là, sẽ có hai chế độ, một là điều khiển một cách tự động, hai là có sự can thiệp của con người. Điều khiển tự động theo sự thay đổi của thời tiết, còn khi có bàn tay 8
  11. người điều khiển sẽ có một hệ thống bảng điều khiển với các nút ấn: điều khiển mở ra và điều khiển thu vào. Bên cạnh những yêu cầu trên còn có một yêu cầu hết sức quan trọng đó là trường hợp khi sự cố mất điện hệ thống mái che của chúng ta sẽ không hoạt động được. Vì vậy, em đã đưa ra ý tưởng làm thêm bộ ắc quy dự phòng trường hợp mất điện mái che vẫn duy trì hoạt động bình thường không ảnh hưởng đến nhu cầu của người sử dụng. Như vậy, em sẽ thiết kế một bộ điều khiển có hai chế độ: Tự động và Bằng tay. + Chế độ Tự động: - Ban đêm: mái che thu vào. - Ban ngày: nếu trời nắng hoặc mưa: mái che kéo ra; nếu trời dâm hoặc không mưa thì mái che thu vào. - Khi trời tối và có người đèn tự động bật + Chế độ Bằng tay: - Có tín hiệu điều khiển ra: mái che kéo ra. - Có tín hiệu điều khiển vào: mái che thu vào.  Yêu cầu của đề tài. Thiết bị bao gồm các yêu cầu sau: ✔ Thiết kế hệ thống mạch điều khiển nhỏ, gọn thân thiện với người sử dụng. ✔ Quá trình hoạt động ổn định, chính xác. ✔ Chế độ tự động mở bạt và thu bạt phải hoạt động theo đúng yêu cầu đặt ra. ✔ Chế độ điều khiển bằng tay phải chính xác và dễ dàng sử dụng. ✔ Khi sự cố mất điện hệ thống chuyển sang sử dụng nguồn dự phòng (ắc quy)  Phương pháp nghiên cứu ✔ Nghiên cứu lý luận: Tổng hợp các tài liệu kỹ thuật, công nghệ, phân tích và đánh giá nội dung liên quan đến đề tài. ✔ Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát, phân tích, thiết kế và đánh giá nội dung nghiên cứu trong quá trình chế tạo hệ thống mái che xếp thông minh. Từ đó đưa ra phương án chế tạo thiết bị cho phù hợp.  Đồ án được trình bày gồm: Nội dung chính của đồ án được chia làm ba chương: 9
  12. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH HIỆN NAY CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH 10
  13. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH HIỆN NAY Ngày nay, kỹ thuật điện tử đã liên tục có những tiến bộ vượt bậc, đặc biệt là trong kỹ thuật chế tạo vi mạch điện tử và công nghệ chế tạo cảm biến. Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử mà đặc trưng là kỹ thuật vi xử lý và kỹ thuật công nghệ chế tạo cảm biến đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật tạo tiền đề cho việc chế tạo các sản phẩm máy móc có tính năng tự động hóa cao hơn và thông minh hơn. Với mục đích đơn giản, nếu ban ngày, trời mát, không có nắng và cũng không có mưa thì mái che sẽ tự động cuốn vào; nếu như trời nắng, hoặc mưa thì mái che sẽ tự động cuốn ra che. Như thế, người sử dụng sẽ không cần phải quay một cách thô sơ như trước nữa mà vẫn sử dụng mái che đó đúng mục đích tạo sự tiện nghi cho cuộc sống hằng ngày, em đã bắt tay vào nghiên cứu thực hiện đề tài “thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh’’. 1.1. Tổng quan về các loại mái che hiện nay Mái hiên, mái che là một trong những kiến trúc, vật dụng có tác dụng che mưa, nắng và tăng tính thẩm mỹ cho không gian sống. Mái hiên nhà là thiết kế mái che trước nhà được phủ gắn với tường ngoài của căn nhà, tòa nhà và dùng để che mưa năng nhưng nếu như thiết kế mái hiên đẹp hài hòa với cấu trúc của nhà ở và không gian thì nó còn là kiến trúc có chức năng làm đẹp bên ngoài nhà ở hay, trước cửa nhà, quán cafe, nhà hàng. Mái che được hiểu rộng nó bao gồm cả mái hiên và có chức năng che chắn mưa nắng ở trước nhà và cả ngoài trời với nhiều loại không gian như: mái che bể bơi, mái che hồ cá, mái che nhà xe, mái che cửa hàng, nhà hàng, quán. Thiết kế mái che cũng phân thành nhiều loại từ cố định, di động, chất liệu mái che Nhìn chung mái hiên nhà và mái che đều là kiến trúc hoặc vật dụng có chức năng che mưa, nắng, bảo vệ không gian bên dưới mái trước tác động của thời tiết và đảm bảo tính năng thẩm mỹ. Mái hiên (mái che) là một thuật ngữ chung. Chỉ những loại trang bị có công dụng chính là che mưa nắng cho công trình. Dựa vào tính chất hoạt động người ta chia làm 2 loại: 11
  14. ❖ Mái hiên, mái che cố định: đây là loại mái che nắng mưa được lắp đặt thi công gắn với cấu trúc nhà và không thể thay đổi kích thước dài, rộng, cao trong quá trình sử dụng. ❖ Mái che, mái hiên di động: là loại mái che nắng mưa lắp đặt theo nhiều kiểu khác nhau nhưng quá trình sử dụng có thể thay đổi được hình thái kích thước. Hiện nay mái hiên di động, mái che di động khá được nhiều người sử dụng nhờ chi phí lắp đặt thấp, có thể sửa chữa thay thế dễ dàng, sử dụng bằng quay tay cầm hoặc remote để điều chỉnh không gian dưới mái che. Mái hiên và mái che di động sử dụng với nhiều chất liệu và có thể đặt các bảng quảng cáo cũng thích hợp với các không gian cần tính di động như quán hàng, nhà để xe 1.2. Mái che cố định Nhắc tới dòng sản phẩm mái cố định hiện nay thì người ta nghĩ ngay ra 1 số mái như: mái ngói, mái tôn, mái nhựa, mái hiên làm bằng kính cường lực. Những sản phẩm này đều được cấu tạo cố định với độ bền cao. Tuy nhiên các loại mái cố định lại tồn tại không ít những nhược điểm và bất tiện: + Thời gian lắp đặt, thi công lâu + Giá thành cao + Kiểu dáng khá đơn điệu + Tháo dỡ rất phức tạp + Thiếu độ thông thoáng [1] Hình 1.1: Mái che cố định [1] 12
  15. 1.3. Mái che xếp di động thông minh hiện nay 1.3.1 Giới thiệu chung Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và xã hội thì đời sống của người dân cũng ngày càng được cải thiện và nâng cao. Các công trình nhà hàng, quán ăn, quán cà phê vì thế cũng được xây dựng ngày càng nhiều nhằm phục vụ cho nhu cầu ăn uống của con người. Tuy nhiên để có thể che nắng, che mưa tạo ra không gian thoáng mát giúp cho bữa ăn của khách hàng được thoải mái, thuận lợi mà không bị ảnh hưởng bởi những tác động xấu của thời tiết, đồng thời góp phần tạo nên nét đẹp độc đáo giúp thu hút khách hàng thì các chủ kinh doanh nhà hàng, quán ăn, quán nhậu đã lắp đặt và sử dụng sản phẩm mái xếp thông minh. Mái che xếp thông minh đang là sản phẩm được sử dụng làm mái che ngoài trời giá rẻ rất được ưa chuộng hiện nay. Đây không chỉ đơn giản có khả nắng che mưa, che nắng tốt mà còn đáp ứng mọi yêu cầu về chất lượng, thẩm mĩ và hiện đại. Với cấu tạo đặc biệt cùng những lợi ích mà dòng sản phẩm này mang lại giúp cho mọi người càng tin tưởng hơn khi lựa chọn mái che xếp thông minh. Hình 1.2. Hình ảnh mái che xếp Hiện nay trên thực tế, mái hiên di động, mái che thông minh được sử dụng rất phô biến với ưu điểm vì có độ bền và thẩm mỹ cao. Do khung mái hiên di động, mái che thông minh sử dụng hợp kim đặc biệt có độ cứng cao nên sản phẩm này có khả năng chịu được sức gió mạnh, mưa lớn, ánh sáng cao, 13
  16. 1.3.2. Cấu tạo mái che xếp Hình 1.3: Cấu tạo mái che xếp [2] Cấu tạo của một mái che xếp di động gồm 4 phần chính: ❖ Khung mái xếp (được làm bằng kim loại): thường dùng nhôm đối với mái kích thước nhỏ, thép hoặc inox đối với mái có kích thước trung bình trở lên. ❖ Bạt mái xếp: là tấm bạt chuyên dụng có thể được phủ 1 lớp hoặc 2 lớp nhựa. Có 2 loại chính: tấm bạt vải Canvas có tác dụng che nắng mưa và chống nóng hiệu quả, còn tấm bạt lưới dùng để che mưa và hiệu quả lấy ánh sáng tốt hơn. ❖ Phần dây kéo bạt: Có thể sử dụng dây cáp hoặc dây dù (đường kính từ 3mm đến 8mm). ❖ Bánh xe: là phần bánh xe treo giúp giữ thanh ngang của bạt và giúp bạt chạy trên thanh ray khi thu và mở mái. Thường thì trên mỗi thanh ngang kim loại đó có 2 đến 3 bánh xe treo trên hệ chuyển động. [2] 1.3.3. Ưu điểm Mái xếp di động đã khắc phục hoàn hảo các nhược điểm của mái hiên cố định. Nhằm khắc phục được hoàn toàn nhược điểm của mái hiên cố định thì dòng mái hiên di động thông minh đem đến cho người sử dụng dòng sản phẩm mái hiên hiện đại, thông minh và tính thẩm mĩ cao. Sản phẩm mái hiên di động được cấu tạo từ chất liệu bạt cao cấp có đặc tính cực kỳ ưu việt mà có tuổi thọ lại không hề thua kém so với các loại mái hiên cố định.[3] 14
  17. ⮚ Sự tiện dụng Không thể phủ nhận sự tiện dụng của mái xếp di động mang lại cho cuộc sống con người. Trước đây, khi chưa có mái xếp di động ngôi nhà của bạn thường xuyên phải chịu một lượng bức xạ mặt trời lớn, dù cây cối có nhiều bao phủ xung quanh thì ánh sáng mặt trời vẫn làm căn phòng nóng lên. Quán cà phê cũng vậy, đa số khách hàng không thích ngồi trong quán cà phê bốn bề là tường, người ta vẫn thích ngồi ở những địa điểm hòa hợp với thiên nhiên nhưng đảm bảo đủ bóng râm. Khi mái xếp di động xuất hiện, bài toán khó về việc giải nhiệt cho căn hộ, địa điểm đỗ xe cho quán xá, tiệc đứng ngoài trời hay những quán cà phê vườn đã có hồi kết. Với mái xếp di động, ngôi nhà của bạn sẽ được mát mẻ cả ngày do không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ mặt trời, quán cà phê lại có thêm không gian để cho khách ngồi hay dù nắng hay mưa thì những bữa tiệc ngoài trời vẫn được tổ chức bình thường. Bên cạnh đó mái xếp di động thông minh còn đáp ứng tối đa sự linh hoạt cho người sử dụng. Mái xếp thông minh sẽ tự động kéo bạt ra khi thời tiết mưa hoặc nắng mà không cần con người can thiệp vào kéo bạt hoặc mở bạt như những mẫu mái xếp truyền thống. So với mái tôn thì mái xếp di động tiện lợi trong cách sử dụng hơn. Vì bạn có thể điều chỉnh ánh sáng dễ dàng thông qua việc cuốn vào hay thả ra. Trong khi đó mái tôn không có chức năng cuốn xếp và di chuyển. Chúng khá cồng kềnh và khó lắp đặt hơn mái xếp. Do đó, sự ra đời của mái xếp che mưa che nắng là giải pháp hoàn hảo giúp tạo không gian thoáng mát và sống động hơn. ⮚ Giá thành thấp Tiếp theo là một ưu điểm ưu việt của mái xếp di động. Đây là một sản phẩm mà nhà nhà ai cũng có thể sở hữu. Đa số nhà sản xuất hiểu được mức độ hiệu quả trong kinh doanh của các quán cà phê, mức sống thu nhập của khách hàng nên có rất nhiều mức giá khác nhau cho mái xếp di động, khách hàng có thể thoải mái chọn lựa sản phẩm phù hợp. Nếu bạn cần tới 1 số tiền khá lớn để làm các loại mái hiên cố định như mái ngói, mái tôn, thì khi lắp đặt mái xếp di động bạn lại không cần phải quá lo đến khoản chi phí. Bởi lắp đặt mái hiên di động chi phí rẻ hơn rất nhiều so với các loại mái che cố định truyền thống trước đây. 15
  18. ⮚ Tiết kiệm thời gian lắp đặt Việc thi công lắp đặt sản phẩm mái xếp di động được diễn ra 1 cách nhanh chóng, không mất nhiều thời gian như các sản phẩm mái hiên cố định. Quá trình lắp đặt nhanh chóng, gọn gàng nhưng vẫn đáp ứng được mọi yêu cầu kỹ thuật về độ chắc chắn, hay độ căng phủ của mái bạt tạo nên độ bền cao. ⮚ Tính thẩm mỹ cao Sản phẩm mái xếp di động đem đến tính thẩm mỹ cao. Với thiết kế gọn gàng mẫu mã đa dạng, không giới hạn về sự sáng tạo, giúp người dùng có nhiều lựa chọn trong việc lắp đặt. Mái xếp di động với kiểu dáng mẫu mã khác nhau: mái vòm, mái hiên chữ A, mái hiên lượn sóng mái chảy, tất cả các loại mái hiên này đều được cấu tạo hết sức tinh vi và đẹp mắt. Đặc biệt dòng mái xếp di động được cấu tạo từ các loại bạt chất lượng cao với nhiều màu sắc để lựa chọn, bạn có thể lựa chọn bạt theo màu sắc ưa thích hay theo mệnh phong thủy của bạn, có các loại bạt: bạt in hoa văn, bạt kẻ sọc, bạt 1 màu đơn giản hay bạt quảng cáo. Đặc biệt vải bạt mái hiên còn được nhà sản xuất lựa chọn cẩn thận với màu sắc tươi sáng có thể hạn chế hấp thụ các tia bức xạ để tạo cho không gian mái hiên thêm sinh động và bắt mắt hơn. Hình 1.4: Thiết kế mái bạt xếp ở nhà hàng ⮚ Tính đa dạng Mái xếp di động không chỉ đa dạng về kiểu dáng, màu sắc mà nó còn đa dạng về chủng loại: mái hiên quay tay, tự cuốn, hay bạt xếp lớn Điều này giúp cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn phù cho không gian sử dụng về cả tiêu chí tài chính, sở thích hay thậm chí là thẩm mỹ. 16
  19. Hình 1.5: Các mẫu vải bạt mái xếp ⮚ Mái xếp không gây tiếng ồn khó chịu khi trời mưa Thực tế, chúng ta đều biết rằng khi ngồi dưới mái tôn lúc trời mưa thì chẳng khác nào như “tiếng trống đánh bên tai cả”. Trong khi sử dụng mái xếp di động thì vấn đề này đã được giải quyết một cách triệt để. Vì mái xếp được làm từ chất liệu bạt nên hạt mưa sẽ phân tán. Dẫn đến tiếng ồn đã giảm tải đáng kể và giúp bạn có được những phút giây thư giãn tuyệt vời hơn. ⮚ Mái xếp thông thoáng, không gây bức bí Với thiết kế các trụ xung quanh mà không cần phải xây dựng các bức tường kiên cố nên đem lại cho mái xếp một không gian thông thoáng hơn các loại mái che truyền thống như mái tôn, mái bờ rô xi măng, Do cấu tạo của loại mái xếp là những lớp vải bạt nên không khí bên trong có phần mát mẻ, không bức bí bằng khi lắp mái tôn, bờ rô xi măng hoặc mái nhựa. Đặc biệt bạn lựa chọn màu sắc cũng giúp cho mái xếp có khả năng hấp thụ nhiệt kém đi sẽ khiến không gian mát mẻ hơn [3] 1.3.4. Ứng dụng trong thực tế Tính ứng dụng của mái xếp di động thông minh: ✔ Mái xếp di động thông minh có tính ứng dụng cực kỳ cao, có thể sử dụng, lắp đặt ở nhiều địa hình mặt bằng, khác nhau mà vẫn đảm bảo được sự chắc chắn cũng như tính thẩm mỹ của mái che. ✔ Không như một số loại mái khác, mái xếp có thể sử dụng phù hợp với nhiều lĩnh vực khác nhau mà vẫn làm nổi bật nên không gian được lắp đặt. 17
  20. ✔ Mái có thể được sử dụng để lắp cho quán bia, quán cafe sân vườn, làm mái che nhà để xe, làm mái che cho các sân cầu lông, lắp mái che ở bể bơi Kết luận Với những ưu điểm, nhược điểm và tính ứng dụng trong thực tế cao nên em đưa ra giải pháp về hệ thống “Mái che xếp di động thông minh” bao gồm các chức năng sau: ❖ Có khả năng che mưa, che nắng hiệu quả. ❖ Hệ thống đảm bảo quá trình hoạt động chính xác và ổn định. ❖ Chế độ tự động: hệ thống tự động mở mái khi trời mưa hoặc trời nắng, khi trời tối hoặc tắt nắng hệ thống tự thu mái xếp vào. ❖Ở chế độ tự động: khi trời tối và cảm biến phát hiện có người sẽ tự động bật đèn ❖ Chế độ điều khiển bằng tay: ● Khi tín hiệu điều khiển mở mái xếp: mái xếp mở ra ● Khi tín hiệu điều khiển thu mái xếp: mái xếp thu vào ● Chế độ bật tắt bóng đèn bằng tay 18
  21. CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1. Đặt vấn đề 2.1.1. Khảo sát và phân tích hệ thống Đề tài: “Thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh” Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và xã hội thì đời sống của người dân cũng ngày càng được cải thiện và nâng cao. Các công trình nhà hàng, quán ăn, quán cà phê vì thế cũng được xây dựng ngày càng nhiều nhằm phục vụ cho nhu cầu ăn uống của con người. Mái che xếp thông minh đang là sản phẩm được sử dụng làm mái che ngoài trời giá rẻ rất được ưa chuộng hiện nay. Đây không chỉ đơn giản có khả nắng che mưa, che nắng tốt mà còn đáp ứng mọi yêu cầu về chất lượng, thẩm mĩ và hiện đại. Với cấu tạo đặc biệt cùng những lợi ích mà dòng sản phẩm này mang lại giúp cho mọi người càng tin tưởng hơn khi lựa chọn mái che xếp thông minh. Từ những nhu cầu thực tế đó em đã khảo sát và đưa ra phương án thiết kế “hệ thống mái che xếp di động thông minh” bao gồm các phần sau: ✔ Chế độ tự động: Dựa vào tín hiệu thu thập được thông qua cảm biến mưa và cảm biến ánh sáng bộ xử lý trung tâm sẽ xử lý và đưa ra tín hiệu cho động cơ để: ● Khi cảm biến mưa có tín hiệu trời đang mưa hoặc cảm biến ánh sáng có tín hiệu trời đang nắng khi đó mái che sẽ tự động mở ra. ● Khi cảm biến mưa không phát hiện có mưa và cảm biến ánh sáng không có tín hiệu trời nắng khi đó mái che sẽ tự động thu lại. Bên cạnh đó cảm biến quang sẽ phát hiện chuyển động và cảm biến ánh sáng đưa về giá trị trời tối đèn sẽ tự động bật ✔ Chế độ bằng tay: Khi nhấn nút mở mái che có tín hiệu: mái che sẽ mở ra Khi nhấn nút thu mái che có tín hiệu: mái che sẽ thu lại ✔ Chế độ tự động chuyển sang nguồn dự phòng (Ắc quy) khi sự cố mất điện. 19
  22. 2.2. Giới thiệu chung về Arduino 2.2.1. Lịch sử hình thành của Arduino - Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động, số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến. [4] Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino [4] - Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Camegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác. - Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng đến phần mềm. Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị. - Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 20
  23. 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino. - Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, và ngày càng chứng tỏ được sức mạnh của chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong cộng đồng nguồn mở (open- source). Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa được biết đến nhiều. - Arduino cơ bản là một nền tảng mẫu mở về điện tử (open-source electronics prototyping platform) được tạo thành từ phần cứng lẫn phần mềm. Về mặt kỹ thuật có thể coi Arduino là 1 bộ điều khiển logic có thể lập trình được. Đơn giản hơn, Arduino là một thiết bị có thể tương tác với ngoại cảnh thông qua các cảm biến và hành vi được lập trình sẵn. Với thiết bị này, việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết. Arduino được phát triển nhằm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử cũng như lập trình trên vi xử lý và mọi người có thể tiếp cận dễ dàng hơn với thiết bị điện tử mà không cần nhiều về kiến thức điện tử và thời gian. Sau đây là nhưng thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác: + Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thể thực hiện trên các hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop, Android trên di động. + Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu. + Nền tảng mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần mềm chạy trên Arduino được chia sẻ dễ dàng và tích hợp vào các nền tảng khác nhau. + Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn. + Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị. + Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng. + Arduino có rất nhiều module, mỗi module được phát triển cho một ứng dụng.Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch 21
  24. chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính. Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau. Một số bo mạch có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth. Các bo mạch mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính. 2.2.2. Khái niệm về Arduino - Arduino là một board mạch Vi Điều Khiển sử dụng chip AVR 8bit như Atmega328, Atmega168, ATmega8 của Atmel. - Board mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR của Atmel với hai chip phổ biến nhất là ATmega328 và ATmega2560. Các dòng vi xử lý này cho phép lập trình các ứng dụng điều khiển phức tạp do được trang bị cấu hình mạnh với các loại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ có khả năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đa dạng như UART, SPI, TWI (I2C). ❖ Sức mạnh xử lý: ● Xung nhịp: 16MHz ● EEPROM: 1KB (ATmega328) và 4KB (ATmega2560) ● SRAM: 2KB (Atmega328) và 8KB (Atmega2560) ● Flash: 32KB (Atmega328) và 256KB (Atmega2560) ❖ Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào: Digital: Các board mạch Arduino đều có các cổng digital có thể cấu hình làm ngõ vào hoặc ngõ ra bằng phần mềm. Do đó người dùng có thể linh hoạt quyết định số lượng ngõ vào và ngõ ra. Tổng số lượng cổng digital trên các mạch dùng Atmega328 là 14, và trên Atmega2560 là 54. Analog: Các board mạch Arduino đều có trang bị các ngõ vào analog với độ phân giải 10-bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn là 5V thì độ phân giải khoảng 0.5mV). Số lượng cổng vào analog là 6 đối với Atmega328, và 16 đối với Atmega2560. 22
  25. Với tính năng đọc analog, người dùng có thể đọc nhiều loại cảm biến như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, gyro, accelerometer ❖ Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra: Digital output Tương tự như các cổng vào digital, người dùng có thể cấu hình trên phần mềm để quyết định dùng ngõ digital nào là ngõ ra. Tổng số lượng cổng digital trên các mạch dùng Atmega328 là 14, và trên Atmega2560 là 54. PWM output Trong số các cổng digital, người dùng có thể chọn một số cổng dùng để xuất tín hiệu điều chế xung PWM. Độ phân giải của các tín hiệu PWM này là 8-bit. Số lượng cổng PWM đối với các board dùng Atmega328 là 6, và đối với các board dùng Atmega2560 là 14. PWM có nhiều ứng dụng trong viễn thông, xử lý âm thanh hoặc điều khiển động cơ mà phổ biến nhất là động cơ servos trong các máy bay mô hình. ❖ Chuẩn Giao tiếp: Serial: Đây là chuẩn giao tiếp nối tiếp được dùng rất phổ biến trên các board mạch Arduino. Mỗi board có trang bị một số cổng Serial cứng (việc giao tiếp do phần cứng trong chip thực hiện). Bên cạnh đó, tất cả các cổng digital còn lại đều có thể thực hiện giao tiếp nối tiếp bằng phần mềm (có thư viện chuẩn, người dùng không cần phải viết code). Mức tín hiệu của các cổng này là TTL 5V. Lưu ý cổng nối tiếp RS-232 trên các thiết bị hoặc PC có mức tín hiệu là UART 12V. Để giao tiếp được giữa hai mức tín hiệu, cần phải có bộ chuyển mức, ví dụ như chip MAX232. Số lượng cổng Serial cứng của Atmega328 là 1 và của Atmega2560 là 4. Với tính năng giao tiếp nối tiếp, các bo Arduino có thể giao tiếp được với rất nhiều thiết bị như PC, touchscreen, các game console USB: Các board Arduino tiêu chuẩn đều có trang bị một cổng USB để thực hiện kết nối với máy tính dùng cho việc tải chương trình. Tuy nhiên các chip AVR không có cổng USB, do đó các board Arduino phải trang bị thêm phần chuyển đổi từ USB thành 23
  26. tín hiệu UART. Do đó máy tính nhận diện cổng USB này là cổng COM chứ không phải là cổng USB tiêu chuẩn. SPI: Đây là một chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ có bus gồm có 4 dây. Với tính năng này các board Arduino có thể kết nối với các thiết bị như LCD, bộ điều khiển video game, bộ điều khiển cảm biến các loại, đọc thẻ nhớ SD và MMC TWI (I2C): Đây là một chuẩn giao tiếp đồng bộ khác nhưng bus chỉ có hai dây. Với tính năng này, các bo Arduino có thể giao tiếp với một số loại cảm biến như thermostat của CPU, tốc độ quạt, một số màn hình OLED/LCD, đọc real-time clock, chỉnh âm lượng cho một số loại loa 2.2.3. Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình cho Arduino. Arduino IDE là 1 phần mềm giúp chúng ta nạp code đã viết vào board mạch và thực thi ứng dụng. Arduino IDE là chữ viết tắt của Arduino Integrated Development Environment, một công cụ lập trình với các board mạch Arduino. Nó bao gồm các phần chính là Editor (trình soạn thảo văn bản, dùng để viết code), Debugger (công cụ giúp tìm kiếm và sửa lỗi phát sinh khi build chương trình), Compiler hoặc interpreter (công cụ giúp biên dịch code thành ngôn ngữ mà vi điều khiển có thể hiểu và thực thi code theo yêu cầu của người dùng). - Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại nhiều lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần mềm. Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỹ thuật. Và quan trọng là số lượng thư viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn. - Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Macintosh osx và Linux. Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm. - Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++. Và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ c của AVR nên người dùng hoàn 24
  27. toàn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR vào chương trình nếu muốn. Hiện tại, Arduino IDE có thể download từ trang chủ bao gồm phiên bản sau: Arduino 1.8.8 [5] 2.2.4. Giao diện phần mền Arduino IDE Hình 2.2: Giao diện phần mềm Arduino IDE Giao diện của phần mềm Arduino IDE có nhiều phần, tuy nhiên chúng ta chú ý đến những phần quan trọng như được nêu ra trong hình trên. Chức năng của từng phần như sau: - Nút kiểm tra chương trình: Dùng để kiểm tra xem chương trình được viết có lỗi không. Nếu chương trình bị lỗi thì phần mềm Arduino IDE sẽ hiển thị thông tin lỗi ở vùng thông báo thông tin. - Nút nạp chương trình xuống bo Arduino: Dùng để nạp chương trình được viết xuống mạch Arduino. Trong quá trình nạp, chương trình sẽ được kiểm tra lỗi trước sau đó mới thực hiện nạp xuống mạch Arduino. - Hiển thị màn hình giao tiếp với máy tính: Khi nhấp vào biểu tượng cái kính lúp thì phần giao tiếp với máy tính sẽ được mở ra. Phần này sẽ hiển thị các thông số mà người dùng muốn đưa lên màn hình. Muốn đưa lên màn hình phải có lệnh Serial.print() mới có thể đưa thông số cần hiển thị lên màn hình. - Vùng lập trình: Vùng này để người lập trình thực hiện việc lập trình cho chương trình của mình. - Vùng thông báo thông tin: Có chức năng thông báo các thông tin lỗi của chương trình hoặc các vấn đề liên quan đến chương trình được lập. 25
  28. 2.2.5. Sử dụng một số menu thông dụng trên phần mềm Arduino IDE * Phần Example (ví dụ): Hình 2.3: Lấy ví dụ có sẵn trong Arduino IDE Phần Example (ví dụ) đưa ra các ví dụ sẵn để người lập trình có thể tham khảo, giảm bớt thời gian lập trình. * Chọn loại board sử dụng: Hình 2.4: Lựa chọn loại board sử dụng Khi mới kết nối bo Arduino với máy tính ta click vào Tools->board để chọn loại board sử dụng. Phần mềm chọn sẵn kiểu bo là bo Arduino Uno, nếu người dùng dùng kiểu bo khác thì chọn kiểu bo đang dùng. 26
  29. * Chọn cổng COM Hình 2.5: Chọn cổng COM Khi lần đầu gắn mạch Arduino vào máy tính, người sử dụng cần nhấn chọn cổng COM bằng cách vào Tools -> Serial Port (một số phiên bản dùng từ Port) sau đó nhấn chọn cổng COM, ví dụ như COM5. Những lần sau khi đưa chính board Arduino đó vào máy tính thì không cần chọn cổng COM, nếu đưa bo Arduino khác vào máy thì cần phải chọn lại cổng COM. 2.2.6. Cấu trúc của một chương trình Arduino IDE *Khai báo biến #define Nghĩa của từ define là định nghĩa, hàm #define có tác dụng định nghĩa, hay còn gọi là gán, tức là gán một chân, một ngõ ra nào đó với 1 cái tên.[5] Ví dụ #define led 13 Chú ý: sau #define thì không có dấu “,” (dấu phẩy) Khai báo các kiểu biến khác như: int (kiểu số nguyên), float, * Thiết lập (void setup ( )) void setup () { . } 27
  30. Cấu trúc của nó có dấu ngoặc nhọn ở đầu và ở cuối, nếu thiếu phần này khi kiểm tra chương trình thì chương trình sẽ báo lỗi Phần này dùng để thiết lập các tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân là chân ra hay chân vào. Trong đó: Bảng 2.1 Lựa chọn tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân vào ra Serial.begin(9600) Dùng để truyền dữ liệu từ board Arduino lên máy tính pinMode(bien,kiểu vào hoặc ra); Dùng để xác định kiểu chân là vào hay ra ví dụ: pinMode(chanD0,INPUT); * Vòng lặp Dùng để viết các lệnh trong chương trình để mạch Arduino thực hiện các nhiệm vụ mà chúng ta mong muốn, thường bắt đầu bằng: voidloop () { } *Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp Bảng 2.2 Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp Ký hiệu, câu lệnh Ý nghĩa Câu lệnh Dấu // dùng để giải thích, khi nội dung giải thích nằm trên 1 dòng, khi kiểm tra chương // trình thì phần kiểm tra sẽ bỏ qua phần này, không kiểm tra Define nghĩa là định nghĩa, xác định. Câu lệnh này #Define biến chân nhằm gán tên 1 biến vào 1 chân nào đó. Ví dụ #define led 13 /* . Ký hiệu này cũng dùng để giải thích, giải thích dành */ cho 1 đoạn, tức có thể xuống dòng được DigitalWrite(chân, trạng Dùng để tắt, mở 1 chân ra. Cú pháp của nó là thái); digitalWrite(chân,trạng thái chân).Ở đây trạng thái có 28
  31. thể là HIGH hoặc LOW. Ví dụ: digital(led,HIGH); , hoặc digital(led,LOW); Có ý nghĩa dùng để băm xung (PWM), thường dùng AnalogWrite(chân, giá trị); để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng led, Read nghĩa là đọc, lệnh này dùng để đọc giá trị digital DigitalRead(chân); tại chân muốn đọc Read nghĩa là đọc, lệnh này dùng để đọc giá trị analog AnalogRead(chân); tại chân muốn đọc Delay nghĩa là chờ, trì hoãn, duy trì. Lệnh này dùng Delay(thời gian); để duy trì trạng thái đang thực hiện chờ một thời gian. Thời gian ở đây được tính bằng mili giây if nghĩa là nếu, sau if là dấu (), bên trong dấu ngoặc là If() một biểu so sánh. Ví dụ trong bài về cảm biến độ ẩm { đất (phần 5) thì: Các câu lệnh if (giatriAnalog>500) //nếu giá trị đọc được của biến } giatriAnalog lớn hơn 500 Else () { { digitalWrite(Led,HIGH); //Ra lệnh cho led sáng Các câu lệnh delay(1000);//chờ 1s } } else nghĩa là ngược lại In ra màn hình máy tính, lệnh này in không xuống Serial.print() dòng In ra màn hình máy tính, in xong xuống dòng, giá trị Serial.println() tiếp theo sẽ được in ở dòng kế tiếp 2.2.7. Phần mềm hỗ trợ Proteus 8.6 Proteus Professional 8.6 là một phần mềm mô phỏng mạch điện tử một cách chính xác nhất so với các trương trình tương tự. Nó có thể thiết kế mạch, chạy thử nghiệm, thiết kế các mạch in. Với giao diện cực kì trực quan, thao tác dễ dàng chỉ việc kéo thả các link kiện, kéo thả kết nối các chân kết nối với nhau một cách nhanh chóng. 29
  32. ✔ Giao diện proteus 8.6: Hình 2.6: Giao diện khi bắt đầu mở Proteus 8.6 ✔ Ưu điểm của Proteus: - Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch điện đơn giản, đến các mạch có bộ lập trình vi xử lý. - Dễ dàng chỉnh sửa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý: chỉnh sửa số bước của động cơ bước, chỉnh sửa nguồn nuôi cho mạch, thay đổi tần số hoạt động cơ bản của vi xử lý - Công cụ hỗ trợ kiểm tra lỗi thiết kế trên sơ đồ nguyên lý. Xem và lưu lại phần báo lỗi. - Chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của mạch điện cơ bản. Công cụ hỗ trợ cho việc chạy và mô phỏng rất mạnh và chính xác. Các công cụ hỗ trợ mạnh cho việc phân tích tần số, sóng, âm thanh không nhưng thế phần mềm còn có thêm các máy phân tích từ đơn giản như: đồng hồ đo Vôn, Ampe, đến các máy đo dao động, máy tạo sóng dao động - Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ mạnh mà các phần mềm khác hầu như không có. Chẳng hạn thư viện LED với các loại màu sắc khác nhau kể cả led 7 đoạn. Những phần hiển thị mạnh nhất mà Proteus cung cấp là LCD, nó có thể mô phỏng cho rất nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp. - Một cái ưu điểm nữa của Proteus là có thể mô phỏng công cụ phát và thu tín hiệu 30
  33. từ các mạch giao tiếp với máy tính qua công cụ RS232. Trong đó người sử dụng có thể điều khiển được quá trình truyền phát, tốc độ Baud giúp cho người lập trình có thể mô phỏng các mặt truyền phát tín hiệu. - Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng công cụ biên dịch cho các họ vi xử lý như MSC 51, AVR, HC11 Qua đó tạo ra các tập tin HEX dùng để nạp cho vi xử lý và tập tin DSI dùng để xem và chạy kiểm tra từng bước trong chương trình mô phỏng . - Đối với các mạch vi xử lý Proteus không những cung cấp hình ảnh thực tế của các linh kiện xuất mà còn cung cấp cho người lập trình rất nhiều các cửa sổ thông báo các nội dung của bộ nhớ, con trỏ, thanh ghi, - Proteus có một thư viện khá lớn với hơn 6000 linh kiện các loại và càng ngày càng được bổ sung. Ngoài ra còn có keypad (ma trận phím tạo đơn giản cho người thiết kế khi cần thao tác trên các ma trận phím). 2.2. Giới thiệu các thiết bị sử dụng trong hệ thống 2.2.1. Khối nguồn 2.2.1.1. Khối nguồn chính (Adapter 12VDC, 5A) Khối nguồn cung cấp năng lượng cho toàn bộ các hoạt động trong hệ thống. Khối nguồn quyết định thời gian sống lâu hay ngắn của thiết bị. [6] Hình 2.7: Adapter 12VDC, 5A [6] Thông số kỹ thuật: − Điện áp ngõ vào:100~240VAC, 50/60Hz. − Điện áp ngõ ra: 12VDC − Dòng điện ngõ ra tối đa: 5A − Kiểu nguồn: nguồn xung. 31
  34. − Kiểu giắc ngõ ra: Chuẩn Jack DC tròn đường kính ngoài 5.5mm. [6] Ngoại trử kit vi điều khiển Arduino Nano, các thiết bị khác sử dụng nguồn 5V thông qua Module Buck DC to DC giúp dòng ra tối đa lên đến 3A. Hình 2.8: Module LM2596 Thông số kỹ thuật LM2596: ● Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V. ● Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V. ● Sử dụng IC LM2596 ADJ ● Dòng đáp ứng tối đa là 3A. ● Hiệu suất: 92% ● Công suất: 15W ● Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm 2.2.1.2. Khối nguồn dự phòng (ắc quy) Nguồn điện dự phòng cung cấp cho các thiết bị trong hệ thống mái che xếp di động thông minh khi lưới điện bị mất. Trong hệ thống này em sử dụng ắc quy 12V làm nguồn dự phòng. [7] Hình 2.9: Bình ắc quy 12V [7] 32
  35. Ắc quy là nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa vào quá trình biến đổi hóa năng thành điện năng để tiến hành tích trữ và cấp điện cho các thiết bị điện. Người dùng có thể sử dụng máy nạp ắc quy để tái sạc điện và sử dụng ắc quy nhiều lần trước khi thay thế. Trong thực tế, ắc quy còn được biết đến với những tên gọi như acquy, bình accu, bình ắc quy, ắc quy lưu điện, ắc quy tích điện. Cấu tạo của ắc quy: Hình 2.10: Cấu tạo của bình ắc quy ● Bên trong ắc quy thường được chia thành các ngăn nhỏ, mỗi ngăn gồm các bản cực âm và bản cực dương. Bản cực âm và bản cực dương có tấm chắn ngăn cách, giữa 2 bản cực được điền đầy bằng chất điện phân và được nối với nhau bằng thanh nối. ● Bên ngoài ắc quy được bao bọc bằng vỏ bọc, phía trên có các cọc bình dùng để nối ắc quy với tải ngoài hoặc nối các ắc quy với nhau. Ngoài ra, với các ắc quy hở, phía trên bình sẽ có thêm nút thông hơi để giúp thoát khí trong bình ra môi trường ngoài. Nguyên lý hoạt động của ắc quy: ● Phóng điện: Khi có thiết bị tiêu thụ điện nối vào bình ắc quy: Xảy ra quá trình phóng điện. Nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, phản ứng hóa học xảy ra như sau: + Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 + Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 + Phản ứng toàn bình: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4. 1[7] 33
  36. Hình 2.11: Nguyên lý phóng điện của ắc quy [7] ● Nạp điện: Khi có dòng điện nạp vào bình ắc quy: Xảy ra quá trình nạp điện. Do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là: 2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4. Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm: PbO2, cực âm là Pb. Hình 2.12: Nguyên lý nạp điện của ắc quy [7] 2.2.2. Khối xử lý trung tâm 2.2.2.1. Arduino Nano Board Arduino Nano có cấu tạo, số lượng chân vào ra là tương tự như board Arduino Uno tuy nhiên đã được tối giản về kích thước cho tiện sử dụng hơn. Do được tối giản rất nhiều về kích thước nên Arduino Nano chỉ được nạp code và cung cấp điện bằng duy nhất 1 cổng mini USB. [8] 34
  37. Hình 2.13: Sơ đồ chân Arduino nano [8] a. Thông số kỹ thuật chi tiết - Vi xử lý ATmega328 - Điện áp hoạt động 5 V - Điện áp đầu vào (khuyến nghị) 7-12 V - Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20 V - Chân vào/ra số 14 (6 chân có khả năng xuất ra tín hiệu PWM) - Chân vào tương tự 8 - Dòng điện mỗi chân vào/ra 40 mA - Bộ nhớ 16KB (ATmega168), 32KB (ATmega328) trong đó 2 KB dùng để nạp bootloader - SRAM 1KB (ATmega168) hoặc 2KB (ATmega328) - EEPROM 512 bytes (ATmega168) hoặc 1 KB (ATmega328) - Xung nhịp 16 MHz - Kích thước 0.73" x 1.70" b. Nguồn nuôi Arduino Nano có thể được cấp nguồn thông cổng kết nối USB hoặc nguồn ngoài. Nguồn nuôi được chọn một cách tự động. Ngoài ra có thể lấy từ bộ chuyển đổi AC sang DC hoặc từ pin. Bo mạch có thể hoạt động nguồn ngoài từ 6-12V. Tuy nhiên nếu cấp nguồn không đủ 7V thì chân 5V có thể không cấp đủ 5V và bo mạch có thể chạy không ổn định. Nếu lớn hơn 12V bộ biến áp có thể bị nóng và ảnh hưởng tới mạch. 35
  38. Điện áp các chân cấp nguồn như sau: - Chân Vin: Điện áp vào mạch Arduino khi nó sử dụng nguồn ngoài (khác với 5V từ kết nối USB hoặc bộ nguồn khác). Ta có thể cấp nguồn cho chân này thông qua các Jack cắm nguồn. - Chân 5V: Chân cấp điện áp ra 5V từ bộ điều chỉnh điện áp của bo mạch. - Chân 3,3V: Chân cấp điện áp ra 3,3V từ bộ điều chỉnh điện áp. - Chân GND: Chân nối đất. - Chân IOREF: Chân này cấp điện áp tham chiếu cho vi điều khiển hoạt động. Một shied cấu hình đúng có thể đọc điện áp chân IOREF và chọn nguồn điện phù hợp hoặc cho phép biến đổi điện áp để làm việc với 5V hoặc 3,3V.p khuyến nghị từ 7-12V. c. Chân vào ra Arduino Nano bao gồm 20 chân vào ra tín hiệu số, tương tự có thể sử dụng làm chân Input hoặc Output, bằng cách sử dụng hàm pinMode(), digitalWrite(), digital Read(). Chúng hoạt động ở 5V. Mỗi chân có thể cấp hoặc có thể nhận tối đa 40mA hoặc có một trở kéo nội từ 20-50Kohm. Ngoài ra có một số chân có chức năng đặc biệt sau: - Serial 0: 0 (RX) và 1 (TX) -Sử dụng để nhận (RX) và truyền (TX) dữ liệu nối tiếp kiểu TTL. Những chân này có thể cấu hình để kích hoạt một ngắt ở mức thấp, sườn lên hoặc sườn xuống. - Chân 13: Được nối với một led khi chân này ở mức cao đèn sáng, khi ở mức thấp đèn tắt. - Có một cặp chân khác trên bo: - Chân AREF: Tham chiếu điện áp cho đầu vào analog. Sử dụng hàm analog Reference (). - Chân RESET: Nối đường dây xuống low để reset vi xử lý. [8] 2.2.3. Khối cảm biến 2.2.3.1. Cảm biến mưa Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận: • Bộ phận phát hiện mưa gắn ngoài trời • Bộ phận mô-đun điều khiển, so sánh giá trị tương tự và chuyển đổi nó thành một giá trị kỹ thuật số 36
  39. Hình 2.14: Cảm biến mưa [9] - Thông số kỹ thuật: ● Điện áp: 3-5 ± 0.2V (dc) ● Dòng định mức: <3mA ● Thời gian đáp ứng: ≤100mS ● Đầu ra: tín hiệu mức cao / thấp và tín hiệu tương tự ● Đầu ra Analog: 0-5 V ● Nhiệt độ làm việc: 0-60 °C (nhiệt độ danh định 20 °C) ● Độ ẩm làm việc: dưới 95% RH không ngưng tụ (độ ẩm danh nghĩa 65% RH) ● Độ nhạy cảm biến độ ẩm có thể được điều chỉnh bởi chiết áp ● Tín hiệu đầu ra của bảng có thể được kết nối trực tiếp với cổng IO của bộ vi điều khiển hoặc chuyển đổi ADC. ● Độ chính xác phát hiện độ ẩm là ± 5% RH. [9] - Cấu hình chân: Hình 2.15: Mô-đun điều khiển cảm biến mưa ● Chân VCC: kết nối với nguồn 5V ● Chân GND: kết nối với đất 37
  40. ● Chân A0: chân tín hiệu đầu ra dạng tương tự ● Chân D0: chân tín hiệu đầu ra dạng số - Nguyên lý hoạt động: Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng ngắt rơ le qua chân D0. Vì vậy, chúng ta dùng một chân digital để đọc tín hiệu từ cảm biến mưa. Khi trời không mưa chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến có nước, đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V). 2.2.3.2. Cảm biến ánh sáng BH1750FVI Lux (Ký hiệu: lx) là đơn vị độ rọi trong hệ SI. Nó được sử dụng trong trắc quang học để đánh giá cường độ ánh sáng cảm nhận được. Đây là một đơn vị dẫn suất trong hệ SI, nghĩa là nó được định nghĩa từ các đơn vị “cơ bản” hơn. Cụ thể, đo độ rọi bằng quang thông trên diện tích: 1 lx = 1 lm/m² lm (lumen): đơn vị đo quang thông trong SI. Cảm biến cường độ ánh sáng GY-30 BH1750FVI là một cảm biến ánh sáng kỹ thuật số. Gồm một linh kiện điện tử IC cảm biến ánh sáng cho giao tiếp I2C. IC này là thích hợp nhất để nhận diện các dữ liệu ánh sáng xung quanh cho việc điều chỉnh màn hình LCD và bàn phím đèn nền sức mạnh của điện thoại di động. Nó có thể phát hiện nhiều ở độ phân giải cao (1-65535 lux). [10] Hình 2.16: Cảm biến BH1750 [10] 38
  41. Các chân kết nối của cảm biến BH1750: ● Chân VCC: Chân cấp nguồn 3- 5V ● Chân GND: Chân nối đất ● Chân SCL: Chuẩn giao tiếp I2C (Clock) ● Chân SDA: Chuẩn giao tiếp I2C (Data) ● Chân ADD: Chân địa chỉ Thông số kỹ thuật: ● Module cảm biến cường độ sáng sử dụng chíp BH1750FVI ● Điện áp cung cấp: 3 - 5VDC ● Phạm vi phát hiện sáng: 0- 65535 lux ● Cảm biến sử dụng 16 bít ADC - Tín hiệu đầu ra là tín hiệu số ● Giao tiếp chuẩn với MCU là I2C ● Kích cỡ: 21*16*3.3mm Sơ đồ khối của cảm biến BH1750: Hình 2.17: Sơ đồ khối của BH1750 Mô tả chức năng các khối: ● PD: Diode ảnh với độ nhạy mắt người. ● AMP: Tích hợp khuếch đại tín hiệu để chuyển đổi từ dòng điện PD sang điện áp. ● ADC: Bộ chuyển đổi AD để lấy dữ liệu 16 bit kỹ thuật số. ● Logic + I2C Interface: Tính toán ánh sáng xung quanh và Giao diện I2C BUS. Nó bao gồm đăng ký dưới đây. Đăng ký dữ liệu → Đây là để đăng ký Dữ liệu ánh sáng xung quanh. Giá trị ban đầu là "0000_0000_0000_0000". Đăng ký thời gian đo → Đây là để đăng ký thời gian đo. Giá trị ban đầu là "0100_0101". 39
  42. ● OSC: Dao động nội bộ (kiểu. 320kHz). Đó là CLK cho logic bên trong. [10] Ưu điểm của cảm biến BH1750: ● Chuyển từ tín hiệu ánh sáng sang kỹ thuật số ● Nhận tín hiệu trong phạm vi rộng với độ phân giải cao: từ 1-65535lx ● Tiêu thụ điện năng rất thấp nhờ tính năng tự ngắt ● Tính năng giảm nhiễu ánh sáng 50Hz/60Hz ● Giao diện I2C bus ● Không yêu cầu phụ kiện bổ sung ngoài ● Có thể lựa chọn 2 kiểu I2C slave-address ● Có thể phát hiện thấp nhất là 0.11lx, tối đa 100000lx khi sử dụng tính năng này 2.2.3.3. Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK Cảm biến hồng ngoại là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor tức là bộ cảm biến bị động tiêu dùng kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại chính là các tia nhiệt được phát ra trong khoảng các nóng. Thân nhiệt ở cơ thể người thông thường là 37°C và trong cơ thể luôn phát ra những tia nhiệt hay còn được gọi là các tia hồng ngoại. Và từ đó chúng sẽ dùng 1 tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng dấu hiệu điện và nhờ đó mà với thể khiến cảm biến phát hiện được các vật thể đang di chuyển đến. [11] Hình 2.18: Cảm biến quang E18-D18NK [11] Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK dùng để phát hiện vật cản trong phạm vi 3 – 80cm. Loại cảm biến này sử dụng tín hiệu IR (ánh sáng hồng ngoại) để phát hiện vật cản, vì thế chúng hầu như không bị nhiễu bởi những loại ánh sáng thông thường bên ngoài. Cảm biến này có một biến trở dùng để điều chỉnh khoảng cách phát hiện vật cản, chúng ta có thể tùy chỉnh bằng cách xoay cảm biến này. Cảm biến này 40
  43. thường được sử dụng để xây dựng các hệ thống chống trộm thông minh, hệ thống dò đường cho robot, hệ thống đếm sản phẩm trong dây chuyền sản xuất. ❖ Thông số kỹ thuật: ● Điện áp: 5VDC ● Dòng điện: 100mA ● Nhiệt độ làm việc: -25̊C đến 55̊C ● Khoảng cách hoạt động: 3 đến 80 (Cm) ● Đường kính: 17mm ● Chiều dài cảm biến: 45mm ● Chiều dài thiết bị: 45cm ❖ Sơ đồ đấu nối dây: Cảm biến E18-D80NK có cách nối dây tương đối đơn giản: ● Màu nâu: GND, nguồn âm 0VDC ● Màu xanh dương: VCC, nguồn dương 5VDC. ● Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành mức cao. [11] Hình 2.19: Sơ đồ chân E18-D80NK [11] ❖ Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý của cảm biến này như sau: Mắt phát hồng ngoại sẽ phát ra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, ở mắt thu bình thường thì có nội trở rất lớn (khoảng vài trăm KΩ), khi mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào thì nội trở của nó giảm xuống (khoảng vài chục ôm). Lợi dụng nguyên lý này người ta chế tạo ra các cảm biến IR. Hình sau biểu diễn nguyên lý hoạt động của cảm biến phát hiện vật cản IR: 41
  44. Hình 2.20: Mô tả nguyên lý động của cảm biến hồng ngoại Bây giờ chúng ta dùng 1 con opamp như lm358p chẳng hạn để tạo các mức logic 0 và 1 bằng cách so sánh 2 giá trị điện áp của cầu chia điện trở (ở đây ta dùng biến trở) và điện áp trên anot của mắt nhận hồng ngoại. Nếu khi có tia hồng ngoại chiếu vào mắt nhận thì nội trở mắt nhận giảm nên điện áp trên cực anot của mắt nhận sẽ tăng lên, khi điện áp này lớn hơn điện áp của cầu phân áp bằng điện trở thì mức điện áp ra sẽ là VCC (mức logic 1) ngược lại là mức logic 0. [11] ❖ Ưu điểm của cảm biến E18-D80NK: ● Khoảng cách phát hiện có thể điều chỉnh theo yêu cầu. ● Cảm biến phát hiện vật cản tốt. ● Không bị nhiễu bởi ánh sáng ban ngày, ánh sáng nhìn thấy được. ● Giá thành thấp, dễ dàng lắp đặt. 2.2.4. Khối thiết bị chấp hành 2.2.4.1. Động cơ điện một chiều (Động cơ DC 555 có giảm tốc ) Động cơ điện một chiều là loại máy điện biến điện năng dòng một chiều thành cơ năng. Ở động cơ một chiều từ trường là từ trường không đổi. Để tạo ra từ trường không đổi người ta dùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện được cung cấp dòng điện một chiều. [12] 42
  45. Hình 2.21: Động cơ DC có giảm tốc [12]  Thông số kỹ thuật: Tốc độ động cơ: 5300 vòng/ phút Tốc độ qua hộp số: 80 vòng/phút Công suất 15W Đường kính trục: 6mm Điện áp: 12V / 24V (80 vòng - 120 vòng / phút) Trọng lượng: ~300g  Cấu tạo động DC: Giống như những máy điện quay khác nó cũng gồm phần tĩnh (stato) và phần động (roto). Về chức năng máy điện một chiều cũng được chia thành phần cảm (kích từ) và phần ứng (phần biến đổi năng lượng). Khác với máy điện đồng bộ ở máy điện một chiều phần cảm bao giờ cũng ở phần tĩnh còn phần ứng là ở rôto. Hình 2.23 biểu diễn cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm các bộ phận chính. 43
  46. Hình 2.22: Kích thước dọc, ngang máy điện một chiều 1: Thép 2: Cực chính với cuộn kích từ 3: Cực phụ với cuộn dây 4: Hộp ổ bi 5: Lõi thép 6: Cuộn phần ứng 7: Thiết bị chổi 8: Cổ góp 9: Trục 10: Nắp hộp đấu dây  Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều Phần chính của động cơ điện gồm phần tĩnh ( stato) và phần động ( roto) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên rotor và stato được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của roto quanh trục hay 1 mômen. Phần lớn các động cơ điện hoạt động theo nguyên lý điện từ, những loại động cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp cũng được sử dụng. Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào là có một lực lực cơ học trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường. Lực này theo mô tả của định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cả với từ trường. 44
  47. Phần lớn động cơ từ đều xoay nhưng cũng có động cơ tuyến tính. Trong động cơ xoay, phần chuyển động được gọi là roto, và phần đứng yên gọi là stator.  Hộp giảm tốc Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động cơ bằng khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi. Được dùng để giảm vận tốc góc, tăng momen xoắn và là bộ máy trung gian giữa động cơ điện với bộ phận làm việc của máy công tác. - Cấu tạo của hộp giảm tốc: Hộp giảm tốc có cấu tạo cũng khá đơn giản, gồm các bánh răng thẳng bánh răng nghiêng ăn khớp với nhau theo một tỷ số truyền nhất định. Khi có nguồn điện phù hợp cấp vào hộp giảm tốc có thể tạo nên vòng quay phù hợp với yêu cầu người sử dụng. Hộp giảm tốc dùng để giảm tốc độ vòng quay của động cơ. Một đầu hộp số giảm tốc được nối với động cơ như xích, đai hoặc nối cứng, đầu còn lại được nối với tải.[13] Hình 2.23: Cấu tạo hệ bánh răng giảm tốc [13] - Nguyên lý làm việc của hộp giảm tốc: Các hộp giảm tốc truyền thống là một hệ bánh răng ăn khớp với nhau theo đúng tỷ số và momen quay đã thiết kế để lấy vòng quay mà người sử dụng cần. Có một số hộp giảm tốc không dùng hệ bánh răng truyền thống mà được dùng hệ bánh răng vi sai hoặc bánh răng hành tinh, với hộp giảm tốc loại này thì kích thước sẽ nhỏ gọn chịu lực làm việc lớn. 2.2.4.2. Bóng đèn LED LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phát quang), là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Công nghệ LED là 45
  48. công nghệ chiếu sáng bằng 2 điện cực với sự hỗ trợ của các loại vật liệu bán dẫn và công nghệ nano. Hình 2.24: Bóng đèn Led Cũng giống như Diode, LED được cấu tạo từ 1 khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Trong hai khối bán dẫn, một khối chứa các điện tử điện tích âm và khối còn lại mang những lỗ trống điện tích dương. Khi chúng gặp nhau, các điện tích âm và dương kết hợp với nhau, tạo ra các electron giải phóng năng lượng dưới dạng lượng tử ánh sáng. ❖ Cấu tạo của bóng đèn LED Hình 2.25: Cấu tạo của bóng LED ● Vỏ bóng: Thành phần bảo vệ bên ngoài của bóng đèn còn được gọi là chụp tán xạ truyền ánh sáng ra môi trường bên ngoài. ● Chip LED: Chip LED SMD cao cấp được sử dụng giúp đèn có tuổi thọ cao hơn các loại đèn thường ● Đĩa nhôm: Giúp cố định chip LED vào để chip LED hoạt động ổn định, chống sốc 46
  49. ● Mạch điều khiển: Bao gồm các mạch điều khiển tích hợp bộ kiểm soát thông minh, nguồn Pin, driver cung cấp nguồn điện 1 chiều cho đèn hoạt động ổn định. ● Thân nhôm tản nhiệt: Đế tản nhiệt, giúp nguồn nhiệt được phân tán nhanh chóng ra ngoài. ● Thân nhựa: Đế bảo vệ phần bên dưới của đèn LED. ● Đui đèn: Dùng để cố định bóng đèn vào chui điện để đèn hoạt động. ❖ Ưu điểm của bóng đèn LED: ● Mức độ sáng và cường độ cao – đèn LED tạo ra cường độ ánh sáng cao, đảm bảo độ sáng của ánh sáng trắng và màu. ● Phạm vi đặc biệt – màu sắc, màu sắc động và đèn LED ánh sáng trắng có thể điều chỉnh có thể tạo ra hàng triệu màu hoặc dải nhiệt độ màu – cực kỳ chính xác – không có gel hoặc bộ lọc. ● Tiết kiệm năng lượng – ánh sáng LED có thể tiết kiệm năng lượng gấp 5 lần so với các nguồn sáng và đèn halogen – cắt giảm chi phí trong khi giảm tác động môi trường. ● Yêu cầu điện áp thấp và hiện tại – hệ thống chiếu sáng LED cung cấp cài đặt và sử dụng đơn giản, linh hoạt. ● Nhiệt bức xạ thấp – vì đèn LED không phát ra bức xạ hồng ngoại, chúng có thể được lắp đặt trong các khu vực nhạy cảm với nhiệt độ, gần người và vật liệu, và trong những không gian nhỏ nơi nhiệt thu thập có thể nguy hiểm. ● Độ tin cậy cao – đèn LED có thể hoạt động ở nhiệt độ lạnh hơn và chịu được va đập và rung động, khiến chúng phù hợp với môi trường khắc nghiệt hoặc những khu vực khó tiếp cận. Đèn LED không có các bộ phận chuyển động của sợi có thể bị hỏng hoặc hỏng. ● Không có tia UV hoặc bức xạ hồng ngoại – vì đèn LED không phát ra tia UV có hại có thể làm suy giảm vật liệu hoặc làm mờ sơn và thuốc nhuộm, chúng lý tưởng để sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ, bảo tàng và phòng trưng bày nghệ thuật. ● Tuổi thọ nguồn dài – LED mang lại tuổi thọ hữu ích lâu hơn đáng kể so với các nguồn sáng thông thường, làm giảm chi phí bất tiện khi bảo trì và thay thế. 47
  50. ● Điều khiển dễ dàng – đèn LED có thể được điều khiển kỹ thuật số (và tự động) để đạt hiệu quả và linh hoạt tối đa. 2.2.5. Module chuyển nguồn dự phòng tự động Module chuyển đổi nguồn dự phòng 5-48VDC – YX850 là một trong những Module nguồn, được sử dụng để chuyển giữa hai nguồn chính và phụ (thường là nguồn pin, ắc quy) tự động để cấp cho hệ thống khi nguồn chính không còn hoạt động, mạch sử dụng dải điện áp rộng từ 5 – 48VDC, thích hợp cho các ứng dụng cần nguồn pin dự phòng. Hình 2.26: Module chuyển nguồn dự phòng ❖ Thông số kỹ thuật: ● Tên Module: YX850 ● Điện áp hoạt động: 5 – 48VDC ● Dòng max ra tải: 10A ● Kích thước sản phẩm: 61 x 30 x 18mm (dài x rộng x cao) ● Trọng lượng sản phẩm: 24g ❖ Cách đấu nối: Hình 2.27: Cách đấu nối dây mạch chuyển nguồn 48
  51. 2.2.6. Module sạc ắc quy XH - M604 Hình 2.28: Mạch sạc ắc quy XH-M604 Mạch XH-M604 quản lý sạc ắc quy tự ngắt được sử dụng để quản lý đóng ngắt điện sạc cho Ắc quy. Mạch được tích hợp chip điều khiển điện áp sạc cho Ắc Quy với 2 nút nhấn điều chỉnh điện áp sạc và điện áp ngắt. Thông số kỹ thuật: - Tên module: XH - M604 - Điện áp vào: 6 – 60VDC (Tối đa 80V) - Độ chính xác: 0.1V - Kiểm soát chính xác: 0.1V - Ngõ ra: trực tiếp điện áp - Sai số: ±0.1V - Điều chỉnh được điện áp sạc bằng nút nhấn - Sạc cho bình: 6 – 60V - Kích thước: 81 x 54 x 18mm Cách cài đặt mạch sạc XH-M604: ● Cài đặt điện áp Start: Khi ở trạng thái bình thường, nhấn vào nút Start sẽ hiển thị điện áp đóng relay, nhấn giữ nút Start trong 3 giây đèn hiển thị sẽ nháy, lúc này bạn có thể cài đặt tăng giảm giá trị điện áp mong muốn bằng cách nhấn vào nút Start hoặc Stop. ● Cài đặt điện áp Stop: Khi ở trạng thái bình thường, nhấn vào nút Stop sẽ hiển thị điện áp ngắt relay, nhấn giữ nút Stop trong 3 giây đèn hiển thị sẽ nháy, lúc này bạn có thể cài đặt tăng giảm giá trị điện áp mong muốn bằng cách nhấn vào nút Start hoặc Stop. ● Khôi phục cài đặt gốc: Sau khi cấp nguồn điện, nhấn đồng thời 2 nút Start và Stop, màn hình sẽ hiển thị 888 báo khôi phục cài đặt gốc thành công. 49
  52. 2.2.7. Module Relay Rơ-le là một công tắc (khóa K). Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ- le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người. Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc điện tử. Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng thái: đóng và mở. Relay KY-019 5VDC có kích thước nhỏ gọn, được sử dụng để đóng ngắt thiết bị AC hoặc DC, mạch sử dụng điện áp 5VDC với chỉ 3 chân kết nối sử dụng. Relay KY-019 5VDC có tiếp điểm đóng ngắt gồm 3 tiếp điểm NC (thường đóng), NO (thường mở) và COM (chân chung) được cách ly hoàn toàn với board mạch chính, ở trạng thái bình thường chưa kích NC sẽ nối với COM, khi có trạng thái kích COM sẽ chuyển sang nối với NO và mất kết nối với NC. Hình 2.29: Module Relay 5V Thông số kỹ thuật: - Điện áp sử dụng: 5VDC. - Tín hiệu kích: TTL 3.3~5VDC, mức cao High Relay đóng, mức thấp Low Relay ngắt. - Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA. - Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A (Để an toàn nên dùng cho tải có công suất <100W). - Tích hợp Diode chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích. - Kích thước: 34 x 27 x 20mm 2.2.8. Công tắc hành trình Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động. Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Công tắc hành trình là 50
  53. loại không duy trì trạng thái, khi không còn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu. Công tắc hành trình dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện. Hình 2.30: Công tắc hành trình Cấu tạo công tắc hành trình gồm có: cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC), chân thường hở (NO). Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình: ở điều kiện bình thường, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ được đấu với nhau. Khi có lực tác động lên cần tác động thì tiếp điểm giữa chân COM + chân NC sẽ hở và chuyển qua chân COM + chân NO. 2.2.9. Nút bấm Hình 2.31: Nút bấm Nút nhấn reset: Kiểu ấn nhả (không giữ) tiếp xúc thường mở, làm nút nhấn nhả. Nút nhấn này dùng để điều khiển thiết bị ở chế độ bằng tay bằng tay để điều khiển thu bạt, mở bạt và dừng hệ đột ngột hệ thống. 51
  54. 2.2.10. Công tác gạt Hình 2.32: Công tắc gạt 3 chân Công tắc gạt 3 chân (ON - OFF – ON) sử dụng để chuyển từ chế độ tự động sang chế độ điều khiển bằng tay. Kết luận Dựa trên sự phân tích những ưu, nhược điểm và nhu cầu sử dụng các thiết bị trong “Hệ thống mái che xếp di động thông minh” em đã lựa chọn ra các linh kiện và thiết bị để đáp ứng nhu cầu cho hệ thống. Từ việc lựa chọn xong linh kiện thiết bị em sẽ đi giải quyết yêu cầu bài toán đưa ra sơ đồ khối, sơ đồ mạch nguyên lý và thiết kế phần cứng cho hệ thống: Chương 3: thiết kế hệ thống mái che xếp di động thông minh 52
  55. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁI CHE XẾP DI ĐỘNG THÔNG MINH 3.1. Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 3.1.1. Chức năng các khối ● Khối nguồn chính: Cấp nguồn khác nhau như: 5VDC, 12VDC ổn định để cung cấp cho toàn hệ thống: khối cảm biến, khối xử lý, khối đối tượng điều khiển. ● Khối cảm biến: Nhiệm vụ của khối cảm biến là thu tín hiệu và xử lý thông tin sản phẩm để truyền về khối điều khiển trung tâm. ● Khối xử lý trung tâm: Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ lấy dữ liệu từ khối cảm biến để đưa ra trạng thái hiện tại của hệ thống và xử lý dữ liệu thu được từ đó đưa ra các tín hiệu điều khiển cho động cơ. Việc hệ thống hoạt động có nhịp nhàng hay không, tốt hay không phụ thuộc rất nhiều vào khối điều khiển này. ● Khối đối tượng điều khiển: Qua việc lấy dữ liệu từ cảm biến khối điều khiển trung tâm sẽ xử lý tín hiệu và đưa ra trạng thái điều khiển gửi đến khối đối tượng điều khiển (điều khiển động cơ, bóng đèn). ● Khối nguồn dự phòng (ắc quy): Khối nguồn dự sẽ sẽ cấp nguồn cho toàn hệ thống khi xảy ra sự cố mất điện ở nguồn chính để đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động bình thường. 53
  56. 3.1.2. Nguyên lý hoạt động ❖ Chế độ tự động: Khi cảm biến phát hiện trời đang mưa hoặc trời đang nắng bộ xử lý trung tâm sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến và đưa ra tín hiệu điều khiển cho động cơ mở mái bạt xếp ra. Khi trời không mưa hoặc không nắng bộ xử lý trung tâm đưa tín hiệu điều khiển cho động cơ thu mái bạt xếp về. Khi cảm biến phát hiện trời tối và phát hiện có người hệ thống sẽ tự động bật đèn. Khi không có người hoặc trời không tối hệ thống sẽ tự động tắt đèn. ❖ Chế độ điều khiển bằng tay: Công tắc gạt: công tắc gạt có chức năng chuyển từ chế độ điều khiển tự động sang điều khiển chế độ bằng tay Nút bấm 1: nút bấm 1 có chức năng mở mái bạt xếp. Nút bấm 2: nút bấm 2 có chức năng thu mái bạt xếp. Nút bấm 3: nút bấm 3 có chức năng dừng mái bạt khi mái bạt xếp đang thực hiện thu hoặc mở mái bạt. Nút bấm 4: nút bấm 4 có chức năng bật tắt bóng đèn. 3.2. Thiết kế phần cứng ❖ Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Nguồn 12V-2A được hạ xuống nguồn 5V-2A qua Module hạ áp LM2596 đi cấp nguồn nuôi cho toàn hệ thống. ❖ Sơ đồ nguyên lý mạch sạc và chuyển nguồn tự động Nguồn DC 12V cấp vào chân IN + và IN - của mạch sạc ắc quy XH-M604 chân BAT+ và BAT - nối với cực dương (+), cực âm (-) của ắc quy để sạc cho ắc quy. 54
  57. Mạch sạc này có 2 nút bấm để đặt giá trị bắt đầu sạc cho ắc quy và giá trị đạt ngưỡng đầy ắc quy để mạch tự động ngắt sạc. Hình 3.3: Sơ đồ mạch sạc ắc quy và chuyển nguồn tự động Nguồn DC 12V (nguồn chính) cấp vào chân DC + và DC - của mạch chuyển nguồn tự động, chân BAT + và BAT - của mạch nối với cực dương (+), cực âm (-) của ắc quy (nguồn dự phòng). Đầu ra OUT + và OUT - được nối vào LM2596 để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Ở chế độ hoạt động bình thường mạch sẽ sử dụng nguồn chính (DC 12V), khi xảy ra sự cố mất điện mạch sẽ tự động chuyển sang sử dụng nguồn dự phòng (ắc quy 12V). ❖ Sơ đồ nguyên lý cảm biến mưa Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cảm biến mưa 55
  58. Module cảm biến mưa gồm phần lá chắn để nhận biết mưa được kết nối với module chuyển đổi tín hiệu qua chân dương (+) và chân GND (-). Các chân A0, D0 của module chuyển đổi tín hiệu được kết nối lần lượt với A0, D2 của vi điều khiển Arduino Nano và sử dụng nguồn ngoài 5V để nuôi thiết bị. ❖ Sơ đồ nguyên lý cảm biến ánh sáng (BH1750) Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến ánh sáng Chân SCL, SDA của module cảm biến ánh sáng BH1750 được kết nối lần lượt với chân A5, A4 của vi điều khiển và sử dụng nguồn ngoài 5V để nuôi thiết bị. Bên cạnh đó còn mắc thêm 2 con trở 4k7 để chống nhiễu tín hiệu cảm biến. ❖ Sơ đồ nguyên lý khối điểu khiển động cơ Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ 56
  59. Động cơ được cấp nguồn 12V thông qua module điều khiển động cơ L298N. Chân IN3, IN4 của module điều khiển L298N lần lượt kết nối với chân D9, D10 của vi điều khiển Arduino Nano. Ngoài ra còn có 3 nút bấm chức năng kết nối lần lượt với 3 chân D3, D4, D5 của vi điều khiển, 3 nút bấm có chức năng lần lượt là mở mái bạt, thu mái xếp và dừng khẩn cấp. Tiếp đó, còn có 2 công tắc hành trình: hành trình tiến và hành trình lùi kết nối với chân D11, D12 của vi điều khiển. Trở 1k được mới nối tiếp với lần lượt các nút bấm để chống nhiễu và chống dội phím. ❖ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bóng đèn Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bóng đèn Arduino nano điều khiển đèn giao tiếp với Arduino chính qua chuẩn truyền thông RS232 (RX, TX, GND) để gửi tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại về. Cảm biến hồng ngoại sử dụng nguồn 5V, chân tín hiệu cảm biến hồng ngoại được kết nối với chân D7 của vi điều khiển. Diode được mắc nối tiếp với nguồn 5V có tác dụng chống điện áp ngược. 57
  60. ❖ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống mái che xếp di động thông minh Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống mái che xếp 3.3. Thiết kế phần cơ khí Hệ thống mái che xếp di động thông minh bao gồm các phần chính sau: khung mái che, thanh sáo (thanh đỡ mái che), bi treo, puly, động cơ, mái che. Hình 3.9: Mô hình mái che xếp di động 58
  61. ❖ Hình chiếu cạnh mô hình hệ thống mái che xếp di động thông minh Hình 3.10: Hình chiếu cạnh của mô hình mái che xếp di động thông minh Mô hình mái che xếp gồm 2 thanh ray với chiều dài 105cm, chiều cao 55cm, gồm 7 thanh sáo kích thước mỗi thanh 40cm chia làm 6 khoảng mái xếp mỗi khoảng cách nhau 14,5cm và có tổng chiều dài toàn mái 87cm. ❖ Hình chiếu đứng mô hình hệ thống mái che xếp di động thông minh Hình 3.11: Hình chiếu đứng mô hình mái che xếp di động thông minh 59
  62. Mô hình mái che xếp di động thông minh có chiều cao là 55cm và chiều rộng 40cm. Động cơ được đặt trên 1 hộp sắt có kích thước 5x5cm, hộp sắt được đặt cách mặt đất 14cm. ❖ Hình chiếu bằng mô hình hệ thống mái che xếp di động thông minh Hình 3.12: Hình chiếu đứng mô hình hệ thống mái che xếp di động thông minh Mô hình mái che xếp di động thông minh có kích thước chiều dài 105cm, chiều rộng 40cm, chiều cao 55cm. Mô hình còn sử dụng hệ thống 7 puly nối dây để thu và kéo hệ thống mái che. ❖ Mô hình tổng quan hệ thống mái che xếp di động thông minh Hình 3.13: Mô hình tổng quan hệ thống mái che xếp di động thông minh 60
  63. 3.4. Lưu đồ thuật toán  Lưu đồ thuật toán chế độ điều khiển bằng tay Bắt đầu Đọc trang thái nút nhấn N Y Công tác hành Ngừng kéo Nhấn nút tiến Kéo bạt ra trình tác động bạt ra Y N N Y Thu bạt Công tác hành Ngừng thu Nhấn nút lùi vào trình tác động bạt vào Y N Y Dừng tất cả trạng thái Nhấn nút dừng kéo bạt hoặt thu bạt N Y Gửi dữ liệu cho phép bật Nhấn nút đèn lần 1 đèn N Y Nhấn nút đèn lần 2 Gửi dữ liệu cho phép tắt đèn Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán chế độ điểu khiển bằng tay 61
  64.  Lưu đồ thuật toán chế độ điều khiển tự động Bắt đầu Đọc dữ liệu từ cảm biến N Y Công tác hành Ngừng kéo Trời mưa Kéo bạt ra Y trình tác động bạt ra N N Y Công tác hành Ngừng kéo Trời nắng Kéo bạt ra Y trình tác động bạt ra N N Y Trời không Thu bạt Công tác hành Ngừng kéo mưa không nắng Y vào trình tác động thu bạt N N Y Thu bạt Công tác hành Ngừng kéo Trời tối Y vào trình tác động thu bạt N Trời tối phát Y Bật đèn 10 phút, hiện có người sau 10 phút tắt đèn Hình 3.15: Lưu đồ thuật toán chế độ điều khiển tự động 62
  65.  Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống Bắt đầu Chọn chế độ vận hành N Y Cho phép hoạt động Chế độ auto chế độ auto N Chế độ Y Cho phép hoạt động bằng tay chế độ cầm tay Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống 3.5. Một số hình ảnh kết quả Hình 3.17: Hình ảnh các nút chức năng mạch điều khiển 63
  66. Hình 3.18: Hình ảnh mạch điều khiển sau khi hoàn thành Hình 3.19: Hình ảnh mạch chuyển nguồn, mạch sạc ắc quy và nút bấm 64
  67. Hình 3.20: Hình ảnh mô hình mái che xếp di động Kết luận Ở Chương III em đã đưa ra được các giải pháp tối ưu cho hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ mạch nguyên lý, sơ đồ mạch in. Ngoài ra thiết kế phần cơ khí và hoàn thành mô hình “mái che xếp di động thông minh”. 65
  68. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. Kết luận.  Trong quá trình thực hiện đồ án em đã thu được các quả kết sau:  Đã đưa ra được giải pháp xây dựng hệ thống điều khiển mái che xếp di động thông minh  Hiểu biết thêm về các linh kiện điện, điện tử.  Có khả năng tư duy thuật toán và làm việc độc lập. Biết phân bổ thời gian làm việc một cách hợp lý.  Phân tích yêu cầu bài toán đặt ra, thiết kế được hệ thống mái che xếp di động thông minh.  Hiểu thêm rõ về thiết kế cơ khí, cơ cấu vận hành của hệ thống mái che xếp trong thực tế.  Biết thiết kế mạch điện tử trên phần mềm proteus, Fritzing và phần mềm Arduino IDE.  Đã đưa ra phương án và giải quyết được vấn đề đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường khi sự cố mất điện. 2. Hướng phát triển của đề tài  Trong tương lai em muốn phát triển hệ thống thêm:  Tích hợp thêm chức năng điều khiển hệ thống qua wifi.  Thay thế nguồn dự phòng ắc quy bằng nguồn pin mặt trời sử dụng khi sự cố mất điện. Sử dụng các loại cảm biến có độ chính xác cao hơn để hệ thống có độ ổn định cao. 66
  69. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] che-tryen-thong/ [2] [3] di-dong-thong-minh-90.html [4] [5] Kỹ sư Phạm Quang Huy, “Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng - Arduino Dành Cho Người Tự Học”, Nhà xuất bản Thanh Niên, 2019 [6] [7] lead-ait-battery [8] [9] [10] [11] “ Bài giảng môn học thực hành hệ thống điện điện tử”, Khoa Công nghệ Tự Động Hóa , 2019 [12] va-ung-dung [13] 67
  70. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn 68