Thiết kế trạm biến áp 110/22 KV Cai Lậy :Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA

QUA SMARTPHONE

SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN HÀ 15050441

LỚP : DHDI11C

SINH VIÊN : NGÔ QUANG KHẢI 15070571

LỚP : DHDI11A

GVHD : TS. PHẠM CÔNG DUY

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

(1): Ngô Quang Khải MSSV: 15070571

(2): Nguyễn Văn Hà MSSV: 15050441

2. Tên đề tài

ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, ĐIỀU HÒA QUA SMARTPHONE

3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

- Lựa chọn vi điều khiển thích hợp.

- Điều khiển on/off các thiết bị bằng Wifi và cảm biến chạm.

- Điều khiển on/off bằng Timer.

- Thiết kế mạch ứng dụng thực tế.

4. Kết quả dự kiến

- Mô hình điều khiển thiết bị.

- Ứng dụng app blynk trong đồ án.

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 20….

Sinh viên

Trưởng bộ môn

ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

iii

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .................................i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN................................................ii

MỤC LỤC .........................................................................................................iii

DANH SÁCH HÌNH VẼ.......................................................................................vi

DANH SÁCH BẢNG.............................................................................................ix

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI.................................................................... 1

1.1. Các sản phẩm trên thị trường Việt Nam................................................... 1

1.2. Đặt vấn đề................................................................................................. 4

1.3. Mục đích đề tài ......................................................................................... 4

1.4. Kế hoạch nghiên cứu ................................................................................ 4

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................... 6

2.1. Tổng quan về Internet of Things.............................................................. 6

2.1.1. Internet of Things là gì? ....................................................................... 6

2.1.2. Internet of Things hoạt động ra sao?.................................................... 6

2.2. Chip Wifi.................................................................................................. 6

2.2.1. Những lý do để chọn ESP8266 ............................................................ 6

2.3. Tổng quan về ESP8266 ............................................................................ 7

2.3.1. ESP8266 là gì? ..................................................................................... 7

2.3.2. Chip Wifi EXP8266EX........................................................................ 8

2.3.3. Các loại module ESP8266 có trên thị trường..................................... 13

2.4. Những IC liên quan trong board mạch................................................... 22

2.4.1. Quartz Crystal ( dao động thạch anh). ............................................... 22

iv

2.4.2. IC EPROM 25LC256......................................................................... 23

2.4.3. IC cảm ứng điện dung. ....................................................................... 25

2.4.3.1. IC cảm ứng TTP223. ..................................................................... 25

2.4.3.2. IC cảm ứng CAP1203.................................................................... 27

2.4.4. IC SN74HC04DR inverters................................................................ 29

2.5. App blynk ............................................................................................... 31

2.5.1. Blynk là gì? ........................................................................................ 31

2.5.2. Những lý do chọn Blynk. ................................................................... 31

2.5.3. Blynk hoạt động như thế nào? ........................................................... 31

2.5.4. Tính năng, đặc điểm........................................................................... 32

2.5.5. Cách sử dụng Blynk ........................................................................... 33

2.5.6. Giao diện Blynk. ................................................................................ 36

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH CÔNG SUẤT 39

3.1. Giới thiệu về Altium Designer. .............................................................. 39

3.2. Thiết kế mạch nguyên lý. ....................................................................... 40

3.2.1. Thiết kế mạch điều khiển. .................................................................. 41

3.2.2. Thiết kế mạch công suất..................................................................... 47

3.3. Thiết kế mạch điều khiển PCB............................................................... 50

3.3.1. Thiết kế 2D mạch 2 lớp...................................................................... 51

3.3.2. Thiết kế 3D......................................................................................... 52

3.4. Kiểm tra thông số mạch in. .................................................................... 55

CHƯƠNG 4. LẬP TRÌNH NHÚNG CHO ESP8266....................................... 57

4.1. Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE. .................................................. 57

4.2. Nguyên lý truyền nhận thông tin điều khiển thiết bị với smartphone.... 58

v

4.3. Lưu đồ giải thuật. ................................................................................... 59

4.4. Code ESP8266........................................................................................ 60

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC............................................................... 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 73

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 75

vi

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Công tắc Lumi ........................................................................................... 1

Hình 1.2 Thiết bị điều khiển 4 kênh SH – CTZ của BKAV .................................... 2

Hình 1.3 Công tắc của ACIS .................................................................................... 3

Hình 2.1 Số thiết bị IoT dùng ESP ........................................................................... 7

Hình 2.2 Sơ đồ khối ESP8266EX............................................................................. 9

Hình 2.3 Sơ đồ chân của ESP8266EX.................................................................... 10

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế ESP8266EX ................................................................. 13

Hình 2.5 ESP-01 ..................................................................................................... 15

Hình 2.6 ESP-02 ..................................................................................................... 16

Hình 2.7 ESP-03 ..................................................................................................... 17

Hình 2.8 ESP-12 ..................................................................................................... 18

Hình 2.9 Sơ đồ chân ESP-12 .................................................................................. 19

Hình 2.10 ESP-12E................................................................................................. 19

Hình 2.11 Sơ đồ chân module ESP-12E................................................................. 20

Hình 2.12 Board mạch NODEMCU v1.0 Lua - ESP8266 12-E ............................ 21

Hình 2.13 Sơ đồ chân của mạch NODEMCU v1.0 Lua - ESP8266 12-E ............. 21

Hình 2.14 Thạch anh XT 4 ..................................................................................... 23

Hình 2.15 Mô tả IC EPROM 25LC256.................................................................. 24

Hình 2.16 Thiết kế 25LC256.................................................................................. 24

Hình 2.17 Mô tả chức năng IC TTP223 ................................................................. 26

Hình 2.18 Mô tả chức năng IC CAP1203 .............................................................. 28

Hình 2.19 Sơ đồ chức năng SN74HC04................................................................. 29

Hình 2.20 Mô tả SN74HC04 .................................................................................. 30

Hình 2.21 Tạo “New project”................................................................................. 33

vii

Hình 2.22 Chọn lựa ESP để kết nối........................................................................ 34

Hình 2.23 Chọn button trong Blynk ....................................................................... 35

Hình 2.24 Chọn Pin đầu ra và chế độ Switch......................................................... 35

Hình 2.25 Giao diện ngưới dùngGiao diện Blynk.................................................. 36

Hình 2.26 Thiết lập cài đặt nút nhấn điều khiển đèn.............................................. 36

Hình 2.27 Thiết lập timer cho đèn và lựa chọn pin ................................................ 37

Hình 2.28 Giao diện điều khiển phòng ngủ sau khi thiết kế xong ......................... 37

Hình 3.1 Nguyên lý mạch điểu khiển..................................................................... 41

Hình 3.2 NodeMCU board điều khiển.................................................................... 42

Hình 3.3 Input của TTP223 .................................................................................... 42

Hình 3.4 Output của mạch điều khiển .................................................................... 42

Hình 3.5 Nguyên lý mạch điểu khiển dùng ESP8266EX....................................... 43

Hình 3.6 Khối dao động thạch anh ......................................................................... 44

Hình 3.7 Khối lọc nguồn ........................................................................................ 44

Hình 3.8 Khối Flashs.............................................................................................. 44

Hình 3.9 Khối chip wifi ESP8266 .......................................................................... 45

Hình 3.10 Khối đảo ngõ ra ..................................................................................... 45

Hình 3.11 Khối out và led báo trạng thái ............................................................... 46

Hình 3.12 Khối cảm ứng điện dung ....................................................................... 46

Hình 3.13 Mạch công suất relay............................................................................. 47

Hình 3.14 Module relay 8 kênh .............................................................................. 47

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất........................................................... 48

Hình 3.16 Ngõ vảo của mạch công suất ................................................................. 49

Hình 3.17 Mạch nguồn 3.3V .................................................................................. 49

Hình 3.18 Mạch công suất...................................................................................... 50

Hình 3.19 2D top layer mạch điều khiển................................................................ 51

Hình 3.20 2D bottom layer mạch điều khiển ......................................................... 51

Hình 3.21 2D bottom layer mạch công suất ........................................................... 52

Hình 3.22 3D top layer ........................................................................................... 52