Gian phoi thong minh dieu khien bang dien thoai

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIÀN PHƠI THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI CBHD ThS Bùi Thị Thu Hà Sinh viên Hoàng Văn Thời Mã sinh viên 2018605633 Hà Nội – Năm 2022 2 MỤC LỤC MỤC LỤC 2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 5 LỜI CẢM ƠN 7 LỜI NÓI ĐẦU 8 CHƯƠNG 1 – KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 11 1 1 Tìm hiểu về giàn phơi thông minh 11 1 2 Một số loại giàn phơi thông minh 7 11 1 2 1 Giàn phơi thông minh gắn tường 11 1.

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Tìm hiểu về giàn phơi thông minh

Giàn phơi thông minh, hay còn gọi là giàn phơi quần áo thông minh, là sản phẩm hiện đại giúp phơi quần áo hiệu quả hơn với nhiều tính năng tiện lợi, vượt trội so với giàn phơi truyền thống.

Giàn phơi quần áo thông minh, ra mắt từ năm 2005, mang lại tính ứng dụng cao với thiết kế lắp đặt khoa học, tối ưu hóa việc đón nhận ánh nắng mặt trời, giúp quần áo khô nhanh chóng hơn.

Giàn phơi thông minh được ưa chuộng bởi sự gọn nhẹ, phù hợp cho các gia đình sống trong căn hộ chung cư, nhà ống và nhà phố Thiết bị này không chỉ tối ưu hóa diện tích không gian sống mà còn dễ sử dụng, giúp hạn chế vấn đề mất mỹ quan cho ngôi nhà Đặc biệt, giàn phơi thông minh rất lý tưởng cho những ngôi nhà có ban công, mang lại nhiều tiện ích cho người sử dụng.

- Thiết kế hiện đại, có thể nâng lên hạ xuống để treo được nhiều quần áo nhất cho gia đình

- Gọn gàng, ngăn nắp, tiết kiệm không gian ban công, khu vực phơi đồ

- Không làm ảnh hưởng đến mĩ quan của căn nhà

Giàn phơi thông minh điện tử đa dạng về kiểu dáng và chủng loại, được trang bị điều khiển từ xa và tích hợp bộ phận sấy bằng quạt cùng bóng điện, mang lại sự tiện lợi và đơn giản hóa quá trình phơi quần áo cho nhiều gia đình.

Các phụ kiện giàn phơi thông minh được thiết kế không gây vướng víu và dễ dàng lắp đặt, phù hợp với các kiểu giàn phơi thông minh 1 tầng và giàn phơi inox thông minh 2 tầng.

Một số loại giàn phơi thông minh [7]

1.2.1 Giàn phơi thông minh gắn tường

Giàn phơi thông minh gắn tường, còn được gọi là giàn phơi kéo ngang, là giải pháp lý tưởng cho các hộ gia đình có diện tích hạn chế Loại giàn phơi này được cố định vào tường, giúp tối ưu hóa không gian và mang lại sự tiện lợi cho việc phơi đồ.

Giàn phơi thông minh nổi bật với nhiều thanh phơi, cho phép phơi một lượng lớn quần áo, chăn, ga, gối và đệm Khoảng cách giữa các thanh phơi được thiết kế hợp lý, giúp quần áo nhanh khô mà vẫn đảm bảo khả năng chịu tải lớn.

+ Nhược điểm: Lắp đặt cố định giàn phơi ở độ cao nhất định, không điều chỉnh được thanh phơi lên cao, xuống thấp được

Hình 1 1 Giàn phơi thông minh gắn tường [7]

1.2.2 Giàn phơi thông minh treo trần

Giàn phơi thông minh treo trần là giải pháp lý tưởng cho những ngôi nhà mặt phố, biệt thự, hoặc chung cư có ban công rộng Với chất liệu inox hoặc hợp kim nhôm cường lực, sản phẩm này có khả năng chịu tải lên đến 60kg, giúp phơi nhiều quần áo và làm khô nhanh chóng Giàn phơi gắn trần không chỉ tiết kiệm không gian mà còn mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

Giá treo quần áo mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như tiết kiệm diện tích tối đa cho không gian sống, giá cả phải chăng và khả năng điều chỉnh độ cao linh hoạt Sản phẩm có kiểu dáng đa dạng, giúp bạn dễ dàng phơi quần áo cũng như các loại chăn, ga, gối đệm, mang lại sự tiện lợi cho việc giặt giũ hàng ngày.

Giàn phơi truyền thống có nhược điểm là cần sử dụng tay quay để điều chỉnh thanh phơi lên cao hoặc xuống thấp, điều này có thể gây bất tiện cho người dùng Hơn nữa, số lượng đồ phơi cũng hạn chế hơn so với giàn phơi thông minh gắn tường, làm giảm hiệu quả sử dụng không gian.

Hình 1 2 Giàn phơi thông minh treo trần [7]

1.2.3 Giàn phơi thông minh điện tử

Giàn phơi thông minh điện tử, hay còn gọi là giàn phơi thông minh tự động, là lựa chọn hàng đầu cho những ai tìm kiếm sự tiện lợi và hiện đại trong việc phơi đồ Với khả năng điều khiển từ xa, sản phẩm này không chỉ dễ dàng sử dụng mà còn tích hợp nhiều tính năng hữu ích như tia cực tím kháng khuẩn và quạt sấy khô quần áo Ưu điểm nổi bật của giàn phơi này là vận hành đơn giản chỉ với một nút nhấn, không cần sức lực, cùng với thiết kế sang trọng và khả năng phơi nhiều đồ hơn nhờ vào 4 thanh phơi Hệ thống đèn pha sáng và quạt gió kết hợp với đèn UV diệt khuẩn giúp quần áo nhanh khô và sạch sẽ hơn, làm cho giàn phơi thông minh điện tử trở thành giải pháp lý tưởng cho các căn hộ có không gian phơi đồ khép kín.

Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa có giá thành cao hơn so với các loại giàn phơi thông minh khác do tích hợp nhiều chức năng Nếu không chọn sản phẩm chất lượng, người dùng có thể gặp trục trặc về lỗi điện tử sau một thời gian sử dụng, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam.

Hình 1 3 Giàn phơi thông minh điện tử [9]

Cả ba loại giàn treo thông minh đều có cấu trúc, ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng chung quy lại, chúng đều hướng đến việc làm khô quần áo nhanh chóng trong những không gian hạn chế, thiếu ánh sáng mặt trời, đồng thời vẫn giữ được tính thẩm mỹ cho căn hộ.

Một số loại giàn phơi thông minh có trên thị trường

Giàn phơi thông minh Hòa Phát 1 [8]

Tập đoàn Hòa Phát, thành lập năm 1992, chuyên cung cấp các sản phẩm nội thất, thép xây dựng và điện lạnh, với nhiều mặt hàng được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam như ghế văn phòng, ống thép và bàn làm việc Đặc biệt, giàn phơi thông minh của Hòa Phát nổi bật với sự đa dạng về chủng loại, chủ yếu là giàn phơi gắn tường, được làm từ chất liệu inox bền bỉ, có khả năng chịu tải lên đến 60kg và bộ tời quay liền cho phép điều chỉnh nâng hạ từng thanh phơi một cách linh hoạt.

Một số loại giàn phơi thông minh Hòa Phát có review tốt là:

 Giàn phơi thông minh Hòa Phát KS980

 Giàn phơi Hoà Phát Star HP703 3 (Model 2019)

 Giàn phơi thông minh Hòa Phát KS950 2

 Giàn phơi thông minh Hòa Phát KG900 1

Hình 1 4 Giàn phơi thông minh Hòa Phát [8]

Giàn phơi thông minh SANKAKU

SANKAKU Việt Nam là công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất và phân phối các mặt hàng gia dụng cũng như nội thất và ngoại thất, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của các gia đình Chúng tôi cung cấp đa dạng sản phẩm chất lượng, phục vụ tốt nhất cho cuộc sống tiện nghi của mọi gia đình.

 Rèm sáo, rèm điều khiển, rèm văn phòng

 Màn chụp người lớn, trẻ em

Giàn phơi thông minh SANKAKU, được sản xuất theo công nghệ Nhật Bản, sở hữu tính năng chống rối dây hiện đại Với vỏ hộp làm từ hợp kim nhôm sang trọng, sản phẩm không chỉ nâng cao vẻ đẹp cho không gian sống mà còn tối ưu hóa diện tích, đặc biệt phù hợp cho những khu vực hạn chế.

Hình 1 5 Giàn phơi thông minh SANKAKU [7]

Giàn phơi thông minh Duy Lợi

Duy Lợi không chỉ nổi tiếng với các sản phẩm như võng xếp, giường ghế xếp và giá phơi đồ, mà còn là thương hiệu hàng đầu tại Việt Nam chuyên cung cấp giàn phơi thông minh Thương hiệu này đã được cấp giấy chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001-2000, khẳng định cam kết về chất lượng sản phẩm.

Giàn phơi thông minh Duy Lợi được ưa chuộng tại Việt Nam nhờ giá cả phải chăng và thiết kế hiện đại, phù hợp với mọi không gian sống.

Bộ tời và tay quay đi liền với nhau nên dễ sử dụng, dễ nâng/hạ thanh phơi và treo quần áo tiện lợi

Hình 1 6 Giàn phơi thông minh Duy Lợi [7]

Giàn phơi thông minh IZI Home

IZI Home là công ty chuyên sản xuất và phân phối nội thất thông minh, mang đến cho người tiêu dùng cuộc sống tiện nghi và an toàn Trong đó, giàn phơi thông minh IZI Home nổi bật với các loại sản phẩm phổ biến, đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

 Giàn phơi thông minh áp tường 1

 Giàn phơi quay tay thông minh

 Giàn phơi điện kháng khuẩn, hạn chế ẩm mốc khi phơi quần áo

 Giàn phơi điện tự động

 Giàn phơi thông minh chữ A

Giàn phơi thông minh điều khiển H-Tech là sản phẩm giàn phơi điện tử hiện đại, cho phép điều khiển từ xa trong phạm vi 30 mét Sản phẩm này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, đáp ứng nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.

 Hoạt động bằng điện có chức năng tự động ngắt dùng khi quá tải hoặc gặp vật cản

 Thiết kế cân bằng, chống rung lắc

 Có thể tùy chỉnh độ cao của giàn theo nhu cầu sử dụng

 Thời gian bảo hành lên đến 2 năm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Vi điều khiển Arduino

Arduino là một bo mạch vi xử lý với phần cứng mở, được thiết kế dựa trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8 bit hoặc ARM Atmel 32-bit Các model hiện tại tích hợp 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số, tương thích với nhiều bo mở rộng khác nhau, cho phép người dùng lập trình bằng ngôn ngữ riêng của Arduino.

Arduino là nền tảng phần cứng chuẩn hóa, cho phép người dùng dễ dàng lựa chọn và lắp ráp các linh kiện cần thiết để tạo ra sản phẩm Nền tảng này cung cấp nhiều module như điều khiển động cơ, mạch điều khiển và mạch thu phát sóng không dây, giúp người dùng tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình phát triển dự án.

Arduino không phải lập trình từ A đến Z Mỗi thứ phần cứng gắn mác

“Arduino” đều có những đoạn lệnh đã được viết sẵn (thư viện) do cộng đồng người dùng Arduino cùng phát triển

2.1.2 Một số ứng dụng của arduino [1]

Arduino còn rất nhiều ứng dụng hữu ích khác tùy vào sự sáng tạo của người dùng Có một vài ứng dụng hữu ích phổ biến như sau:

Hình 2 2 Arduino trong thu thập và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm [1]

Hình 2 3 Xe điều khiển từ xa [1]

2.1.3 Tổng quan về arduino nano [2]

Arduino Nano là một phiên bản nhỏ gọn của board Arduino, cung cấp đầy đủ chức năng và chương trình giống như Arduino Uno Sử dụng MCU ATmega328P, Arduino Nano sở hữu 2 chân Analog bổ sung nhờ vào việc sử dụng IC dán thay vì IC chân cắm như trên Arduino Uno.

Bảng mạch này rất dễ sử dụng, với đủ cổng kết nối để đáp ứng nhu cầu của người mới bắt đầu trong việc nghiên cứu lập trình cho các thiết bị ngoại vi Chức năng của nó không thua kém gì so với các bảng mạch khác, đồng thời được tích hợp sẵn board nạp và có giá cả hợp lý hơn so với các bảng cao cấp.

- Điện áp hoạt động: 5 VDC

- Tần số hoạt động: 16 MHz

- Điện áp khuyên dùng: 7 - 12 VDC

- Điện áp giới hạn: 6 - 20 VDC

- Số chân Digital I/O: 14 (6 chân PWM)

- Số chân Analog: 8 (Độ phân giải 10 bit)

- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 40 mA

- Dòng ra tối đa 5V: 500 mA

- Dòng ra tối đa 3.3V: 50 mA

- Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi bootloader

Arduino Nano sở hữu 14 ngõ vào/ra digital, hoạt động với điện áp tối đa 5V Mỗi chân có khả năng cung cấp hoặc nhận dòng điện lên tới 40mA, với điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ Các chân này có thể được cấu hình làm đầu vào hoặc đầu ra thông qua các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead().

Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng bổ sung

Chân RX và TX được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL, kết nối với các chân tương ứng của chip chuyển đổi USB sang TTL.

Mỗi chân số này cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit Tín hiệu PWM có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hàm analogWrite ()

Khi cần cung cấp ngắt ngoài cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển, chúng ta có thể sử dụng các chân INT0 và INT1 thông qua hàm attachInterrupt() Các chân này cho phép kích hoạt ba loại ngắt: ngắt khi giá trị thấp, ngắt khi có sự tăng hoặc giảm mức, và ngắt khi có thay đổi giá trị.

 Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI

Khi bạn muốn ngăn chặn việc truyền dữ liệu không đồng bộ, hãy sử dụng các chân ngoại vi nối tiếp, vì chúng hỗ trợ giao tiếp đồng bộ hiệu quả.

Mặc dù phần cứng hỗ trợ tính năng này, nhưng phần mềm Arduino lại không cung cấp Do đó, để sử dụng tính năng này, bạn cần phải áp dụng thư viện SPI.

Khi bạn sử dụng chân 16, đèn led trên bo mạch sẽ sáng

Chân 18 đến 26 trên Arduino Nano là các chân đầu vào tương tự, với 8 kênh đầu vào từ A0 đến A7, cho phép kết nối và xử lý nhiều tín hiệu Mỗi chân này được trang bị một bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) với độ phân giải 10 bit, cho phép đo giá trị từ 0 đến 1024 Mặc định, điện áp được đo từ 0V đến 5V, nhưng nếu cần thiết, bạn có thể điều chỉnh điện áp tham chiếu xuống 3.3V bằng cách kết nối chân AREF với nguồn 3.3V.

18) bằng cách sử dụng chức năng analogReference () Tương tự như các chân digital trong Nano, các chân analog cũng có một số chức năng khác

 Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C

Giao tiếp SPI có nhược điểm như yêu cầu 4 chân và giới hạn trong một thiết bị, trong khi đó, I2C là lựa chọn phù hợp cho truyền thông đường dài với chỉ hai dây: một cho xung (SCL) và một cho dữ liệu (SDA) Để sử dụng giao thức I2C, cần nhập thư viện Wire.

 Chân 18: AREF Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC

Chân 28: RESET là chân dùng để reset mạch khi nhấn nút trên bo mạch Chân này thường được kết nối với thiết bị chuyển mạch, phục vụ mục đích làm nút reset.

Mạch thu phát wifi ESP8266 UART ESP-01 [13]

Mạch thu phát Wifi ESP8266 UART ESP-01 sử dụng IC Wifi SoC ESP8266 của Espressif, cho phép kết nối với vi điều khiển để truyền nhận dữ liệu qua Wifi Với thiết kế nhỏ gọn và giao tiếp UART, ESP-01 hỗ trợ nhiều thư viện và mã mẫu từ cộng đồng (có thể tìm kiếm trên Google với từ khóa "esp-01") Mạch này thường được áp dụng trong các ứng dụng IoT và điều khiển thiết bị qua Wifi.

- Điện áp sử dụng: 3.3VDC

- Điện áp giao tiếp: 3.3VDC

- Dòng tiêu thụ: Max 320mA

- Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK

- Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP

- Chuẩn giao tiếp UART với Firmware hỗ trợ bộ tập lệnh AT Command, tốc độ Baudrate mặc định 9600 hoặc 115200

- Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point

Sơ đồ chân Mạch thu phát wifi ESP8266 uart ESP-01:

Hình 2 5 Sơ đồ chân mạch thu phát wifi ESP8266 uart ESP-01[13]

- VCC: 3.3V, dòng có thể lên 300mA vì thế cần mạch nguồn riêng ams1117 5V->3.3V

- Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển

- Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển

- RST: chân reset, kéo xuống mass để reset

Chân CH_PD của module ESP8266 đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển chức năng phát wifi Khi chân này được kéo lên mức cao, module sẽ bắt đầu thu phát wifi, ngược lại, nếu kéo xuống mức thấp, module sẽ dừng hoạt động Để đảm bảo module hoạt động ổn định, chúng ta cần giữ chân CH_PD ở mức 0V trong quá trình khởi động do ESP8266 tiêu thụ dòng lớn Sau 2 giây, hãy kéo chân CH_PD lên 3.3V để kích hoạt chức năng wifi của module.

- GPIO0: kéo xuống thấp cho chế độ upgrade firmware

Cảm biến mưa [5]

Cảm biến mưa là thiết bị dùng để phát hiện sự xuất hiện của mưa hoặc môi trường có nước Mạch cảm biến này được lắp đặt ngoài trời để kiểm tra tình trạng thời tiết, gửi tín hiệu về vi điều khiển Vi điều khiển sẽ tổng hợp thông tin từ các cảm biến và nút nhấn để điều khiển động cơ giảm tốc một cách hiệu quả.

Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:

- Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời

- Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn

 Led báo nguồn (Màu xanh)

 Led cảnh báo mưa (Màu đỏ)

 Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào board sẽ tạo ra môi trường dẫn điện

 Có 2 dạng tín hiệu: Analog (AO) và Digital (DO)

 Dạng tín hiệu: TTL, đầu ra 100mA (Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công suất nhỏ…)

 Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở

 Sử dụng LM358 để chuyển AO –> DO

Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế giữa mạch cảm biến ngoài trời và giá trị định trước, có thể điều chỉnh thông qua biến trở màu xanh Khi có sự thay đổi, mạch sẽ phát ra tín hiệu đóng hoặc ngắt qua chân D0.

Khi điều kiện khô ráo, chân D0 của module cảm biến duy trì ở mức cao từ 5V đến 12V Tuy nhiên, khi có nước xuất hiện trên bề mặt cảm biến do trời mưa, đèn LED màu đỏ sẽ bật sáng và chân D0 sẽ giảm xuống mức thấp 0V.

- Mạch hoạt động với nguồn 5V.

Cảm biến ánh sáng [5]

Cảm biến cường độ ánh sáng quang trở rất nhạy cảm, thường được sử dụng để phát hiện độ sáng môi trường xung quanh và cường độ ánh sáng Khi cường độ ánh sáng vượt quá ngưỡng quy định, ngõ ra của module D0 sẽ ở mức logic thấp, trong khi ngõ ra Analog tại chân A0 cho phép xử lý mức độ ánh sáng Thiết bị này sử dụng bộ cảm biến photoresistor nhạy cảm, mang lại tín hiệu ổn định, rõ ràng và chính xác hơn so với quang trở có độ nhạy tùy chỉnh Với thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả, cảm biến này đảm bảo độ tin cậy cao và độ nhiễu thấp nhờ vào mạch lọc tín hiệu trước khi so sánh với ngưỡng.

Thân thiện với người dùng hơn khi hổ trợ cả 2 dạng tín hiệu ngõ ra dạng số (tín hiệu 0 1) và dạng analog

Hình 2 7 Cảm biến ánh sáng Ứng dụng cảm biến cường độ ánh sáng

 Điều khiển thiết bị bật tắt theo ánh sáng

 Điều khiển đèn chiếu sáng tự động

 Hệ thống cảnh báo chống trộm sử dụng kết hợp với module lazer

 Truyền tải dữ liệu bằng thu nhận xung laser

 Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn (VCC và GND) và 2 chân tín hiệu ngõ ra (AO và DO)

Thiết bị hỗ trợ cả hai dạng tín hiệu đầu ra là Analog và TTL Ngõ ra Analog có giá trị từ 0 đến 5V, tương ứng với cường độ ánh sáng, trong khi ngõ TTL hoạt động ở mức thấp Đặc biệt, độ nhạy với ánh sáng có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua biến trở.

Khi chất bán dẫn như Cadmium sulfide (CdS) bị chiếu sáng, điện trở của nó giảm do sự phát sinh các điện tử tự do, dẫn đến tăng cường khả năng dẫn điện Đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở phụ thuộc vào vật liệu chế tạo Khi ánh sáng kích thích chiếu vào, nội trở của quang trở giảm gần như về 0  (mạch kín), nhưng khi ánh sáng ngừng, nội trở tăng lên vô cùng (mạch hở).

Module nguồn LM2576[6]

Mạch giảm áp LM2596 là một module điều chỉnh điện áp với khả năng cung cấp dòng ra lên đến 3A IC LM2596 được tích hợp hoàn toàn trong module, cho phép giảm áp từ nguồn 9V xuống các mức điện áp thấp hơn như 5V hoặc 3.3V, đáp ứng nhu cầu sử dụng linh hoạt trong các ứng dụng điện tử.

 Module nguồn không sử dụng cách ly

 Kích thước mạch: 53mm x 26mm

Opto

Opto (optocoupler) là linh kiện quang điện tử có khả năng truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch với các mức điện áp khác nhau, mang lại lợi ích lớn về cách ly điện giữa các mạch đầu vào và đầu ra Sự kết nối duy nhất giữa chúng là thông qua một chùm ánh sáng, với điện trở cách ly có thể lên tới hàng ngàn MΩ Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điện áp cao, nơi điện thế giữa hai mạch có thể chênh lệch lên đến vài nghìn vôn.

Opto bao gồm một đèn LED hồng ngoại kết hợp với một photodetector, như diode quang, transistor quang, Darlington, SCR hoặc triac, tất cả được tích hợp trong một vỏ bọc kín.

Mạch này bao gồm một đèn LED ở đầu vào và một diode quang ở đầu ra, với điện áp nguồn bên trái và điện trở nối tiếp tạo dòng điện qua đèn LED Ánh sáng phát ra từ đèn LED sẽ chiếu tới diode quang, tạo ra dòng điện trong mạch đầu ra Điện áp đầu ra được xác định bằng điện áp V2 trừ đi điện áp trên điện trở tải R Khi điện áp đầu vào thay đổi, lượng ánh sáng và dòng điện cũng sẽ dao động theo.

Sơ đồ cách ly lý tưởng cho phép tín hiệu truyền theo một hướng duy nhất, đồng thời cung cấp điện trở rất lớn giữa đầu vào và đầu ra của mạch Chức năng này được thực hiện thông qua một lớp linh kiện quang điện, được gọi là optocouplers hoặc optoisolators.

Phương pháp ghép quang học được xem là giải pháp ưu việt cho nhiều ứng dụng, nhờ vào khả năng loại bỏ những nhược điểm của rơle và máy biến áp.

Các opto có khả năng hoạt động hiệu quả trên các tín hiệu điện áp cao, bao gồm cả AC và DC Vì lý do này, bộ chuyển đổi tín hiệu sử dụng ghép nối quang học thường được gọi là bộ chuyển đổi tín hiệu chung Opto nổi bật với những đặc điểm ưu việt trong việc truyền tải tín hiệu.

Tỷ số truyền dòng điện (CTR) là một trong những thông số quan trọng nhất của opto, phản ánh hiệu quả cách li của nó CTR được tối đa hóa nhờ sự kết hợp chặt chẽ giữa đèn LED và đèn quang điện, thường hoạt động trong dải hồng ngoại Hiệu quả cách li được xác định bởi tỷ lệ dòng điện đầu ra Ic (tại đầu thu transistor quang) so với dòng điện đầu vào IF (dòng vào LED thu) Chênh lệch điện áp cách ly đầu vào-đầu ra (Viso) có thể dao động từ 500V đến 4 kV, trong khi điện áp thu-phát cực đại (VCEmax) cho phép sử dụng trên các đầu ra bóng bán dẫn nằm trong khoảng từ 20 đến 80V.

Băng thông là tần số mà opto có khả năng truyền tải khi hoạt động bình thường, dao động trong khoảng từ 20 đến 500 kHz.

Thời gian đáp ứng: Chia thành thời gian tăng t r và thời gian giảm t* Đối với đầu ra transistor quang, t r và t* thường khoảng 2-5us.

Tìm hiểu về Blynk [12]

- Blynk là một nền tảng với các ứng dụng IOS và Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet

Bảng điều khiển kỹ thuật số cho phép bạn dễ dàng xây dựng giao diện đồ họa cho dự án thông qua việc kéo và thả các widget Quá trình thiết lập nhanh chóng và đơn giản, giúp bạn bắt đầu trong vòng chưa đầy 5 phút.

- Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn Cho dù Arduino hoặc

Raspberry Pi của bạn được liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn online và sẵn sàng cho IoT

- Những lý do nên sử dụng Blynk:

- Dễ sử dụng: việc cài đặt ứng dụng và đăng ký tài khoản trên điện thoại rất đơn giản cho cả IOS và Android

- Chức năng phong phú: Blynk hỗ trợ rất nhiều chức năng với giao diện đẹp và thân thiện, bạn chỉ việc kéo thả đối tượng và sử dụng nó

Nếu bạn không có kinh nghiệm lập trình ứng dụng cho Android hay iOS, Blynk là một lựa chọn lý tưởng để bạn khám phá thế giới Internet of Things (IoT).

- Điều khiển, giám sát thiết bị ở bất kì đâu thông qua internet với khả năng đồng bộ hóa trạng thái và thiết bị

Blynk là nền tảng được phát triển đặc biệt cho Internet of Things (IoT), cho phép người dùng điều khiển phần cứng từ xa, hiển thị dữ liệu cảm biến và lưu trữ thông tin Ngoài ra, Blynk còn cung cấp khả năng trực quan hóa dữ liệu và thực hiện nhiều chức năng hữu ích khác, mang lại trải nghiệm tương tác mạnh mẽ cho người dùng.

THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH

Mô tả công nghệ điều khiển giàn phơi thông minh

Giàn phơi thông minh điều khiển bằng điện thoại được điều khiển qua điện thoại thông qua ứng dụng blynk

- Chế độ bằng tay: Có thể điều khiển phơi hoặc thu quần áo bằng tay qua điện thoại

- Chế độ tự động: Giàn phơi thông minh sẽ hoạt động thông qua cảm biến ánh sáng và cảm biến mưa

+ Khi trời sáng sẽ tự động kéo quần áo ra phơi, trời tối hoặc mưa sẽ thu quần áo vào.

Sơ đồ khối của hệ thống

- Khối nguồn: Sử dụng nguồn 12v đầu vào đi qua mạch hạ áp xuống 5v cung cấp cho vi điều khiển và linh kiện

- Khối cảm biến: sử dụng cảm biến ánh sáng và cảm biến mưa để xác định thời tiết để vi điều khiển có thể điều khiển cách dễ nhất

Khối cảm biến Khối vi điều khiển

Sử dụng vi điều khiển Arduino Nano để giao tiếp với module ESP8266-01, hệ thống nhận tín hiệu điều khiển từ ứng dụng Blynk và điều khiển giàn phơi một cách hiệu quả.

- Khối relay: nhận tín hiệu từ vi điều khiển để điều khiển các thiết bị mong muốn.

Xây dựng mạch nguyên lý

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý

Mạch giảm áp LM2596 là một module điều chỉnh điện áp với khả năng cung cấp dòng ra lên đến 3A IC LM2596 tích hợp đầy đủ bên trong giúp giảm áp từ nguồn 9V xuống các mức điện áp thấp hơn như 5V hoặc 3.3V, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Mạch thu phát Wifi ESP8266 Uart ESP-01, sử dụng IC Wifi SoC ESP8266 của Espressif, cho phép kết nối với vi điều khiển để truyền nhận dữ liệu qua Wifi Với thiết kế nhỏ gọn, ESP-01 là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng IoT và điều khiển thiết bị từ xa qua Wifi.

Sử dụng 4 chân để kết nối:

Hình 3 4 Khối vi điều khiển

- Chân 2 được kết nối với chân 0 của vi điều khiển để truyền nhận dữ liệu bằng chuẩn giao tiếp UART

- Chân 3 được kết nối với chân 1 của vi điều khiển để truyền nhận dữ liệu bằng chuẩn giao tiếp UART

- Chân 3V3 được nối với chân 3V3 đầu ra của ic ams117

- Chân GND được nối với chân GND đầu ra của ic ams117

Hình 3 5 Mạch thu phát Wifi ESP8266

3.3.4 Khối cảm biến ánh sáng

Cảm biến cường độ ánh sáng quang trở rất nhạy với ánh sáng môi trường, giúp phát hiện độ sáng xung quanh và cường độ ánh sáng Khi cường độ ánh sáng vượt quá ngưỡng quy định, ngõ ra của module D0 sẽ ở mức logic thấp Bên cạnh đó, cảm biến còn cung cấp ngõ ra Analog ở chân A0 để xử lý mức độ ánh sáng.

Sử dụng 3 chân để kết nối:

- Chân cbas được kết nối với chân d5 của vi điều khiển để nhận tín hiệu 0 và 1 của cảm biến ánh sáng sau đó xác định sáng tối

- Chân 5V được nối với chân 5V đầu ra của mạch hạ áp

- Chân GND được nối với chân GND đầu ra của mạch hạ áp

Hình 3 6 Khối cảm biến ánh sáng

Hình 3 7 Khối cảm biến mưa

Cảm biến mưa được sử dụng để phát hiện mực nước và điều kiện thời tiết như mưa hoặc môi trường ẩm ướt Mạch cảm biến này được lắp đặt ngoài trời để kiểm tra sự xuất hiện của mưa, từ đó truyền tín hiệu để điều khiển việc đóng hoặc ngắt rơ le.

Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:

+ Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời

+ Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn

Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của cảm biến ngoài trời với giá trị định trước, có thể điều chỉnh qua biến trở màu xanh Khi có sự thay đổi, mạch sẽ phát ra tín hiệu để đóng hoặc ngắt rơ le qua chân D0.

Sử dụng 3 chân để kết nối:

Chân cbas được kết nối với chân d4 của vi điều khiển nhằm nhận tín hiệu 0 và 1 từ cảm biến ánh sáng, từ đó xác định tình trạng thời tiết là mưa hay không mưa.

- Chân 5V được nối với chân 5V đầu ra của mạch hạ áp

- Chân GND được nối với chân GND đầu ra của mạch hạ áp

3.3.6 Khối điều khiển động cơ quạt

Khối điều khiển động cơ quạt sử dụng opto để kích tín hiệu và cách ly nguồn, giúp tránh xung đột nguồn có thể làm hỏng vi điều khiển Hệ thống này sử dụng transistor 815 để điều khiển Relay, từ đó bật tắt động cơ phun sương một cách hiệu quả.

Sử dụng 3 chân để kết nối:

- Chân quat được kết nối với chân d6 của vi điều khiển để có thể bật tắt quạt

- Chân 12V được nối với chân 12V nguồn đầu vào

- Chân GND được nối với chân GND nguồn đầu vào

Hình 3 8 Khối điều khiển động quạt

3.3.7 Khối điều khiển động cơ giàn phơi

Khối điều khiển động cơ giàn phơi được thiết kế để hoạt động theo mức đã được cài đặt, sử dụng opto để điều khiển tín hiệu và ngăn chặn xung đột nguồn Đặc biệt, IFR840 được sử dụng để điều khiển xung theo yêu cầu của người dùng, trong khi Realy đảm bảo việc bật tắt thiết bị một cách hiệu quả.

Khối điều khiển động cơ quạt sử dụng opto để kích tín hiệu và cách li nguồn, giúp tránh xung đột nguồn có thể gây hỏng vi điều khiển Ngoài ra, mạch sử dụng transistor 815 để điều khiển Relay, từ đó bật tắt động cơ phun sương một cách hiệu quả.

Sử dụng 4 chân để kết nối:

- Chân chieu1 được kết nối với chân D7 vi điều khiển để điều khiển chiều của động cơ

- Chân chieu2 được kết nối với chân D8vi điều khiển để điều khiển chiều của động cơ

- Chân 12V được nối với chân 12V nguồn đầu vào

- Chân GND được nối với chân GND nguồn đầu vào

Hình 3 9 Khối điều khiển động cơ giàn phơi

Lưu đồ thuật toán

Kết nối wifi và app blynk

Nhận tín hiệu từ app blynk lưu vào biến V1

Thu quần áo Bật quạt

Kết nối wifi và app blynk Đọc dữ liệu từ cảm biến mưa và cảm biến ánh sáng

Nếu cảm biến ánh sáng==0?

Thiết kế mạch in

Dựa trên nguyên lý mạch, chúng tôi thiết kế và xây dựng mạch in bằng phần mềm Altium Designer Trong quá trình này, độ rộng của các dây tín hiệu được quy định là 0.6 mm, trong khi đó, các dây GND có độ rộng là 0.7 mm.

Hình 3 10 Mạch in ở dạng 2D và 3D

Thiết kế phần mềm

Để điều khiển thiết bị, cần thiết kế một ứng dụng trên điện thoại thông minh, và Blynk là công cụ hỗ trợ lập trình ứng dụng này Giao diện của ứng dụng đã được thiết kế sẵn trên Blynk.

Bước 2: Tạo datastream gồm 2 nút bấm V0, V1

Bước 3: thêm new device vowswi template vừa tạo

Bước 4: Lấy dữ liệu để cho vào code nhằm kết nối blynk.

Kết quả thực nghiệm

3.7.1 Hình ảnh mô hình sau khi hoàn thành

+ Hình ảnh mô hình sau khi thiết kế

Hình 3 11 Mô hình được quan sát từ mặt trước

Hình 3 12 Mô hình được quan sát từ trên xuống

Hình 3 13 Mặt sau của mô hình

Hình 4 1 Hình ảnh mô hình từ một số góc chụp khác

3.7.2 Hình ảnh mạch khi chạy thực nghiệm

Hình 3 14 Hình ảnh mô hình khi đã được kết nối nguồn điện

- Giao diện ứng dụng Blynk khi đã được kết nối để điều khiển

Giao diện ứng dụng Blynk khi chọn chế độ tự động hoặc bằng tay:

3.7.3 Kết quả chạy thực nghiệm

- Mô hình này được thiết kế với kích thước nhỏ nhằm phù hợp cho nghiên cứu và học tập để phát triển áp dụng vào thực tế

Khung mô hình được chế tạo từ inox chống gỉ, đảm bảo độ bền và chắc chắn nhờ vào các chi tiết được hàn kỹ lưỡng Trên khung có gắn decan, đóng vai trò như mái che thực tế khi thu quần áo vào.

+ Khối điều khiển của hệ thống được gắn cố định lên phần khung giúp hệ thống hoạt động trơn chu và hiệu quả

- Sau khi chạy thực nghiệm 5 lần em thấy mạch hoạt động ổn định, hoạt động đúng yêu cầu đề ra ban đầu.

Hướng phát triển

Ðây là một đề tài khá mới mẻ nên có nhiều hướng phát triển trong tương lai:

- Cần mở rộng hơn nữa về phương thức điều khiển như có thể điều khiển bằng giọng nói, qua kết nối bluetooth thay vì chỉ với wifi

- Cần mở rộng hơn nữa để giàn mô hình có thể tự di chuyển theo hướng nắng phù hợp với mọi nơi cần sử dụng.

Sản phẩm không chỉ giới hạn trong việc phơi quần áo mà còn có khả năng mở rộng quy mô lớn, bao gồm hệ thống phơi nông sản, hàng thủ công mỹ nghệ và các dây chuyền công nghiệp.