skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông
minh
NGUYỄN CAO VĂN


Ngành Kỹ thuật điện
Chuyên ngành Thiết bị điện – Điện tử

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Thanh Sơn
Chữ ký của GVHD

Bộ môn:
Viện:

Thiết bị điện – Điện tử
Điện

HÀ NỘI, 11/2021


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI

************

========0000=======
Hà nội, ngày 03 tháng 03 năm 2022

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên SV: Nguyễn Cao Văn

Khoá: K62

Viện Điện

Chuyên ngành: Thiết bị điện - Điện tử
1. Đề tài Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông minh
2. Nhiệm vụ thiết kế:
− Thiết kế các hệ thống hoạt động tự động dựa theo cảm biến
− Thiết kế webserver điều khiển, giám sát thiết bị
− Thiết kế mơ hình nhà thơng minh thực nghiệm
3. Ngày nộp quyển: 03/03/2022
TRƯỞNG BỘ MÔN TBĐ - ĐT

Phùng Anh Tuấn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


Nguyễn Thanh Sơn


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện – Điện tử, đặc
biệt là giảng viên hướng dẫn TS. Nguyễn Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn, chỉ
bảo để em có thể hồn thành đề tài nghiên cứu này.
Do thời gian và kiến thức còn nhiều hạn chế, đề tài của em sẽ khơng tránh khỏi
những sai sót, em mong thầy cơ góp ý, chỉnh sửa để có thể hồn thiện hơn.

Tóm tắt nội dung đồ án
Đồ án này trình bày thiết kế mơ hình nhà thơng minh với các thiết bị có khả năng
điều khiển tự động, tương tác với nhau và có thể giám sát, điều khiển từ xa thơng
qua Internet. Để thực hiện, em đã tìm hiểu tổng thể về hệ thống nhà thơng minh,
sau đó lựa chọn các thiết bị để xây dựng mơ hình, tiếp đến tiến hành mơ phỏng
và hồn thiện mơ hình. Nhờ các công cụ hỗ trợ bao gồm phần mềm “Arduino
IDE, Proteus” và phần cứng có các thiết bị như: Bo mạch Arduino Uno,
Esp8266… đồ án đã đạt được kết quả được đúng với mục tiêu đặt ra. Đồ án này
có tính thực tế cao dựa trên nhu cầu cơng nghệ, u cầu về tính năng an tồn và
khả năng giám sát tình trạng hoạt động thiết bị của người dùng. Sau khi hoàn
thành đồ án, em đã tiếp thu được nhiều kiến thức về cách xây dựng và quản lý
nhà thơng minh, cách kết nối hệ thống, lập trình điều khiển thiết bị, bên cạnh đó
em cũng có thêm kĩ năng tự đọc hiểu tài liệu tiếng anh, kĩ năng làm việc nhóm và
kí năng sử dụng các phần mềm,… Từ đó giúp em có thêm nhiều hiểu biết và
nhận thức về chuyên ngành, tự tin hơn sau khi tốt nghiệp.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Cao Văn



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ THƠNG MINH

1

1.1

Tổng quan về nhà thơng minh dựa trên IoT

1

1.2

Lợi ích của hệ thống nhà thông minh

2

1.3

Hạn chế của các hệ thống nhà thông minh hiện nay

2

1.4

Xu hướng phát triển nhà thông minh


3

1.4.1

Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới

3

1.4.2

Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam

4

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ TỔNG QUAN MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH 6
2.1

Lựa chọn hướng thiết kế

6

2.2

Kết cấu ngôi nhà và chức năng

6

2.2.1

Kết cấu


6

2.2.2

Chức năng

7

2.3

Sơ đồ nguyên lý hoạt động

7

2.4

Giới thiệu vi điều khiển Arduino

7

2.4.1

Giới thiệu chung

7

2.4.2

Arduino Uno R3


8

2.4.3

Arduino Mega 2560

10

2.4.4

Arduino Ethernet Shield W5100

12

2.4.5

ESP8266

13

2.5

Giới thiệu về các loại cảm biến

14

2.5.1

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11


14

2.5.2

Cảm biến chuyển động HC-SR501

16

2.5.3

Cảm biến khí Gas MQ2

17

2.5.4

Module cảm biến ánh sáng

18

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO NHÀ
THÔNG MINH
19
3.1

3.2

Tổng quan về thiết bị sử dụng trong cơ cấu chấp hành


19

3.1.1

Quạt tản nhiệt DC brushless 8025

19

3.1.2

Còi chip 5V 9,5x12mm

19

3.1.3

Động cơ servo MG90S

20

Các module thiết bị sử dụng trong mơ hình và chức năng

21

3.2.1

21

Hệ thống bật/tắt quạt dựa trên nhiệt độ, độ ẩm



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
3.2.2

Hệ thống cảnh báo khí gas

22

3.2.3

Hệ thống bật/tắt đèn dựa trên cảm biến ánh sáng

23

3.2.4

Hệ thống mở cửa theo cảm biến chuyển động

24

3.2.5

Hệ thống bật/tắt thiết bị bằng nút nhấn

25

CHƯƠNG 4. HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH
BẰNG WEB SERVER THÔNG QUA INTERNET
26
4.1


Mạng Internet

26

4.2

Địa chỉ IP

27

4.3

Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bằng webserver qua internet 27

4.4

Nguyên lý điều khiển truyền nhận dữ liệu
4.4.1

28

Nguyên lý điều khiển – Truyền nhận dữ liệu sử dụng ESP8266
28

4.4.2 Nguyên lý điều khiển – Truyền nhận dữ liệu sử dụng Ethernet
Shield
28
4.4.3


Ví dụ về điều khiển, giám sát thiết bị bằng Webserver

29

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

35

5.1

Mơ hình thực tế

35

5.2

Giao diện webserver giám sát và điều khiển

43

5.3

Kết quả điều khiển một số thiết bị

44

5.4

Kết quả đạt được


45

CHƯƠNG 6. NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH NHÀ THƠNG
MINH DỰA TRÊN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
46
6.1

Giới thiệu chung

46

6.2

Ngun lý xây dựng mơ hình nhà thơng minh

46

6.3

Các bước để xây dựng mơ hình nhà thơng minh dựa trên AI

47

6.4

Nhận dạng hoạt động hằng ngày sử dụng mạng nơ ron BP

48

6.4.1


Thu thập dữ liệu

48

6.4.2

Xác định lớp đầu vào và đầu ra

50

6.4.3

Xác định số lớp ẩn

50

6.4.4

Kết quả

51

CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN

52

7.1

Kết luận


52

7.2

Hướng phát triển của đồ án trong tương lai

52

PHỤ LỤC

55


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Một ví dụ cấu trúc nhà thơng minh [1]
Hình 1.2 Mơ hình Smart home của cơng ty Compro Technology [2]
Hình 1.3 Mơ hình Smart home của cơng ty IEI Integration [2]
Hình 1.4 Mơ hình Smart home Eco-Future-World [2]
Hình 1.5 Mơ hình Smart home của BKAV [2]
Hình 1.6 Mơ hình Smart home của Lumi [2]
Hình 2.1 Các chức năng của nhà thơng minh
Hình 2.2 Sơ đồ ngun lý hệ thống nhà thơng minh
Hình 2.3 Hình ảnh vi điều khiển Arduino [3]
Hình 2.4 Hình ảnh Arduino Uno R3 [4]
Hình 2.5 Hình ảnh Arduino Mega 2560 [5]
Hình 2.6 Hình ảnh Arduino Ethernet Shield W5100 [6]
Hình 2.7 Hình ảnh ESP8266 [7]
Hình 2.8 Sơ đồ các chân ESP8266 [7]

Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 [8]
Hình 2.10 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong DHT11 [8]
Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến độ ẩm bên trong DHT11 [8]
Hình 2.12 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9]
Hình 2.13 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9]
Hình 2.14 Cảm biến khí gas MQ2 [10]
Hình 2.15 Sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ2 [10]
Hình 2.16 Module cảm biến ánh sáng [11]
Hình 3.1 Quạt tản nhiệt DC brushless 8025 [12]
Hình 3.2 Cịi chip 5V 9,5x12mm [13]
Hình 3.3 Động cơ servo MG90S [14]
Hình 3.4 Sơ đồ chân Servo MG90S [14]
Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống bật/tắt quạt theo nhiệt độ, độ ẩm
Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống cảnh báo khí gas
Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống bật/tắt đèn theo cảm biến ánh sáng
Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống mở cửa theo cảm biến chuyển động

1
4
4
4
5
5
7
7
8
9
11
13
13

14
14
15
15
16
16
17
17
18
19
19
20
21
21
22
23
24

Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống bật/tắt thiết bị bằng nút nhấn
Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát và điều khiển
Hình 4.2 Sơ đồ truyền tín hiệu từ cơ cấu chấp hành đến Webserver sử dụng
ESP8266
Hình 4.3 Sơ đồ truyền tín hiệu từ Webserver đến cơ cấu chấp hành sử dụng
ESP8266

25
27
28
28



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
Hình 4.4 Sơ đồ truyền tín hiệu từ Webserver đến cơ cấu chấp hành sử dụng
Ethernet
Hình 4.5 Sơ đồ truyền tín hiệu từ cơ cấp chấp hành đến Webserver sử dụng
Ethernet
Hình 4.6 Sơ đồ kết nối thiết bị
Hình 4.7 Giao diện Web điều khiển sử dụng ESP8266
Hình 4.8 Giao diện khi bật Relay 1 và Relay 2
Hình 4.9 Relay 1 và Relay 2 đang được bật
Hình 5.1 Mơ hình nhà thực tế
Hình 5.2 Mơ hình nhà thực tế
Hình 5.3 Sơ đồ mạch điện mơ hình nhà thực tế
Hình 5.4 Giao diện webserver ban đầu
Hình 5.5 Bật quạt khi độ ẩm cao
Hình 5.6 Bật đèn khi trời tối
Hình 5.7 Cửa mở khi có chuyển động
Hình 5.8 Cịi báo động khi nồng độ khí Gas cao
Hình 6.1 Mạng nơ ron BP 3 lớp [15]
Hình 6.2 Ví dụ về tập dữ liệu của hoạt động Night_wandering [15]
Hình 6.3 Kết quả cho mỗi hoạt động [15]

29
29
29
34
34
34
35
35

36
44
44
44
44
45
48
50
51


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
DANH MỤC HÌNH VẼ
Bảng 2.1 Thơng số kĩ thuật Arduino Uno R3 [4]
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduinno Mega 2560 [5]
Bảng 2.3 Chân RX, TX ứng với cổng Serial tương ứng [5]

9
11
12


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH
1.1 Tổng quan về nhà thông minh dựa trên IoT
Ngày nay, sự phổ biến rộng rãi của các thiết bị thông minh với cảm biến nhúng
và giao diện không dây đã tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóng của
Internet of Things (IoT). IoT đóng một vai trị đáng kể trong việc cải thiện chất
lượng cuộc sống và phát triển nền kinh tế thế giới. Nó tạo điều kiện cho kết nối
toàn cầu qua các đối tượng vật lý trên tồn thế giới (ví dụ: cảm biến, điện thoại

thơng minh, xe cộ, thiết bị) để phục vụ mọi người theo cách cộng tác tự động và
thông minh. IoT giúp nhiều thứ khác nhau sẽ được kết nối và sẽ được kiểm soát
trên Internet. Các lĩnh vực ứng dụng của IoT bao gồm nhà thơng minh, chăm sóc
sức khỏe thơng minh, lưới điện thông minh, giao thông thông minh, thành phố
thơng minh, tự động hóa cơng nghiệp và giám sát. Trong số các ứng dụng IoT
khác nhau, thiết kế của Nhà thông minh (Smart Home) đã thu hút sự chú ý lớn
nhất vì nó liên quan nhiều hơn đến cuộc sống của con người.
Một ngơi nhà thơng minh có thể được định nghĩa theo nhiều cách. Một định
nghĩa nhà thông minh là ngơi nhà có hệ thống tự động bao gồm các cảm biến và
bộ điều khiển thiết bị để cung cấp một hệ thống tiện nghi, thông minh và an toàn
nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống và kiểm soát các thiết bị gia dụng một cách
dễ dàng, đặc biệt là đối với người già và người tàn tật. Hệ thống tự động hóa nhà
thơng minh như thể hiện trong Hình 1.1 có thể cung cấp giao diện giữa điện thoại
thơng minh hoặc máy tính cá nhân với thiết bị gia dụng, thông qua giao diện giao
tiếp không dây Bluetooth và Wi-Fi.

Hình 1.1 Một ví dụ cấu trúc nhà thơng minh [1]

Nhà thơng minh là một thành phần chính của "Internet of Things", trong đó mọi
thứ đều có địa chỉ IP được chỉ định, có thể được giám sát và truy cập từ xa, từ bất
kỳ đâu vào bất kỳ lúc nào. Đó là cách mà các thiết bị gia dụng và các thiết bị
khác được kết nối internet để kiểm sốt tất cả các khía cạnh của ngơi nhà thông


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
minh. Trong nhiều thập kỷ, các hệ thống nhà thông minh chỉ là chiếu sáng và
điều khiển thiết bị đơn giản. Gần đây, công nghệ đang cho phép kiểm sốt hồn
tồn nhà thơng minh từ bất kỳ đâu để ý tưởng về “thế giới kết nối” trở thành hiện
thực. Ngơi nhà thơng minh có thể điều khiển một thiết bị hoạt động như thế nào,
tại sao và khi nào thiết bị sẽ hoạt động. Nó mang lại sự tiện lợi, dễ kiểm soát và

tiết kiệm tiền. Hơn nữa, hệ thống nhà thơng minh có thể cảnh báo người dùng về
các sự việc có thể xảy ra khi họ đi vắng như rị rỉ nước, rị rỉ khí gas, hỏa hoạn và
đột nhập trái phép vào nhà của họ. Tại bất kỳ thời điểm nào, người dùng có thể
thực hiện bất kỳ thay đổi nào trong cài đặt của hệ thống tự động hóa dựa trên yêu
cầu và mong muốn của mình bằng cách sử dụng ứng dụng điện thoại Android
hoặc thiết bị điều khiển khác thông qua Internet.
1.2 Lợi ích của hệ thống nhà thơng minh
Một trong những lợi ích của hệ thống nhà thơng minh là hệ thống điều khiển ánh
sáng tiên tiến. Người sử dụng không phải bật hoặc tắt các thiết bị điện theo cách
thủ cơng nữa. Ví dụ, khi người dùng bước vào phịng ngủ, có hai lựa chọn, hoặc
đèn sẽ tự động bật và tắt sau khi người đó rời khỏi phịng hoặc người dùng có thể
điều khiển việc bật/tắt từ ứng dụng bằng điện thoại thơng minh của mình. Độ
sáng của đèn cũng có thể được kiểm sốt để giảm điện năng tiêu thụ. Bên cạnh
đó, người dùng có thể lựa chọn để điều chỉnh các điều kiện trong phòng dựa trên
các chỉ số cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, v.v.) như điều khiển tốc độ của quạt từ ứng
dụng di động hoặc tốc độ sẽ được tự động điều chỉnh dựa trên nhiệt độ phòng.
Bằng cách này, hiệu quả sử dụng năng lượng có thể được cải thiện vì khi các thiết
bị điện tự động bật hoặc dễ dàng tắt khi không sử dụng, điều này sẽ tiết kiệm
năng lượng hơn và giảm chi phí điện.
Ngồi ra, người dùng có thể điều khiển các thiết bị điện và theo dõi tình trạng
ngơi nhà từ bất kỳ đâu bằng cách sử dụng điện thoại thơng minh, máy tính bảng
hoặc máy tính xách tay. Ví dụ, nếu người dùng quên tắt quạt hoặc các thiết bị
khác và đã rời khỏi nhà, người dùng có thể tắt bằng thiết bị thơng minh của mình.
Các cảm biến khói, carbon monoxide và cảm biến mức nước cũng có thể được
lắp đặt để người dùng có thể biết được ngơi nhà của họ có bị ngập lụt hay khơng
khí xung quanh có nguy hiểm hay khơng.
Đối với hệ thống bảo mật, nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra, người dùng sẽ nhận
được cảnh báo tại điện thoại của họ. Người dùng sẽ không phải lo lắng nếu có kẻ
gian cố gắng lẻn vào nhà vì họ có thể giám sát từ điện thoại của mình bằng cách
sử dụng cảm biến chuyển động và nếu phát hiện bất kỳ chuyển động nào, báo

động sẽ được bật. Hệ thống an ninh là phần quan trọng nhất để giữ cho ngơi nhà
của chúng ta an tồn trước những kẻ xâm nhập. Tất cả các thành phần của ngơi
nhà thơng minh như thơng gió, sưởi ấm, điều hịa khơng khí, hệ thống chiếu sáng
tập trung, thiết bị tự động và hệ thống an ninh có thể mang lại sự thoải mái và an
toàn trong cuộc sống hàng ngày.
1.3 Hạn chế của các hệ thống nhà thông minh hiện nay
Một trong những vấn đề chính của hầu hết các hệ thống nhà thông minh hiện tại


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
là chi phí thực hiện và bảo trì của chúng khơng phù hợp với túi tiền của hầu hết
người dùng. Hơn nữa, một số hệ thống hiện tại cung cấp chế độ theo dõi ngôi nhà
từ trang web, điều này gây bất tiện cho người dùng, những người phải truy cập
Web mỗi lần họ muốn kiểm soát hoặc xem tình trạng ngơi nhà của mình. Ngồi
ra, một số hệ thống nhà thông minh thiếu giao diện thân thiện với người dùng để
giám sát và điều khiển các thiết bị. Bên cạnh đó, có một số hạn chế trong các
công nghệ truyền thông đã được sử dụng trong các hệ thống nhà thơng minh hiện
có. Ví dụ, phạm vi giao tiếp của Bluetooth được giới hạn trong 10 mét. Nếu xa
hơn 10 mét, kết nối sẽ bị mất và người dùng không thể điều khiển các thiết bị
trong nhà. Hay ZigBee được thiết kế cho các khu vực mạng cá nhân không dây
tốc độ thấp với tốc độ dữ liệu 250Kb/s, không đủ tốc độ dữ liệu. Một công nghệ
truyền thông khác là “Global System for Mobile Communications” (hay cịn gọi
là mạng 2G, 3G, 4G) có thể truy cập ở mọi nơi trên thế giới nhưng chi phí cao và
tốc độ truyền dữ liệu thấp và hạn chế về phạm vi phủ sóng đối với các vùng nơng
thơn.
Do đó, một hệ thống mới được đề xuất để khắc phục những hạn chế của hệ thống
nhà thông minh hiện có là thiết kế và chế tạo hệ thống nhà thông minh dựa trên
Wi-Fi cùng vi điều khiển Arduino. Hệ thống này tiết kiệm chi phí và cho tốc độ
truyền dữ liệu cao. Hệ thống này phát triển để điều khiển tất cả các thiết bị điện
tại nhà một cách dễ dàng và hiệu quả và cho phép điều khiển từ xa bằng cách kết

hợp ứng dụng của IoT.
1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh
1.4.1 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới
Đối với các ông lớn về cơng nghệ thì cuộc cánh mạng cơng nghệ 4.0 và công
nghệ IoT được xem là cơ hội tỉ USD trên thị trường đầy tiềm năng này.
Theo một thống kê của cơng ty nghiên cứu thị trường Statista thì vào năm 2020
giá trị thị trường của nhà thông minh (Smarthome) dự báo đạt tới 43 tỉ USD. Con
số này tăng gấp 3 lần so với năm 2014. Xu hướng nhà thông minh được dự báo
như một trong những ứng dụng cơng nghệ một cách tồn diện nhất vào cuộc
sống.
Hiện nay là thị trường Smarthome lớn nhất thế giới là Bắc Mỹ. Với quy mơ cũng
như tính tiện nghi dành cho một ngơi nhà với 4 người, sẽ có thiết kế cơ bản với
khả năng như: Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ
thống camera an ninh, hệ thống giải trí…
Dưới đây là ví dụ về một ngôi nhà thông minh của một số nhà sản xuất tại Mỹ và
Châu Âu, với tiêu chuẩn từ cơ bản đến cao cấp dành cho một gia đình:


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 1.2 Mơ hình Smart home của cơng ty Compro Technology [2]

Hình 1.3 Mơ hình Smart home của cơng ty IEI Integration [2]

Hình 1.4 Mơ hình Smart home Eco-Future-World [2]

1.4.2 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam
Tại Việt Nam, theo dự báo của Statista (Đức), thị trường smart home sẽ đạt
doanh thu 225,3 triệu USD vào năm 2021 và 330,4 triệu USD vào năm 2022. Tuy
nhiên, trong báo cáo mới nhất, những số liệu này đã có sự thay đổi, vì những



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
ảnh hưởng trực tiếp của đại dịch Covid-19. Cụ thể, doanh thu smart home tại thị
trường Việt Nam được dự đoán đạt 183,9 triệu USD vào năm 2021 và 251 triệu
USD vào năm 2022. Với tốc độ tăng trưởng 25%/năm trong giai đoạn 20212025, dự kiến đến năm 2025, tổng doanh thu thị trường smart home Việt Nam đạt
449,1 triệu USD. Với khoảng 10,5% hộ gia đình trang bị smart home, Việt Nam
trở thành thị trường smart home đứng thứ 28 trên tồn cầu.
Tại Việt Nam, khơng đứng ngồi dịng chảy cơng nghệ về nhà thơng minh, đã có
rất nhiều nhà sản xuất cũ và mới tham gia thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đầu
là BKAV, Lumi Smarthome và WESMART. Với đầy đủ các chức năng như các
nhà sản xuất nước ngoài, lại thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam,
hiện nay họ đang có một lợi thế khơng nhỏ so với các nhà sản xuất nước ngồi tại
Việt Nam.

Hình 1.5 Mơ hình Smart home của BKAV [2]

Hình 1.6 Mơ hình Smart home của Lumi [2]


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ TỔNG QUAN MÔ HÌNH NHÀ THƠNG MINH
2.1 Lựa chọn hướng thiết kế
Nhà thơng minh là một đề tài rộng và có nhiều vấn đề đặt ra. Tùy theo mục đích
sử dụng của chủ nhân để thiết kế, một phần quan trọng trong hệ thống nhà thông
minh là hệ thống điều khiển và giám sát. Trước đây, nhà thơng minh chỉ hồn
tồn nằm trong trí tưởng tượng cũng như trên phim ảnh. Nhờ sự phát triển không
ngừng của khoa học công nghệ, các giải pháp nhà thông minh ngày càng phong
phú và thuận tiện hơn cho người sử dụng. Từ ban đầu, nhà thông minh chỉ có các
thiết bị điều khiển từ xa ở trong phạm vi ngôi nhà phục vụ cho một số nhu cầu

của con người. Tiếp theo là sự tự động hóa các thiết bị trong ngơi nhà với khả
năng tự động điều chỉnh theo môi trường cũng như người sử dụng.
Sau đó, với sự phát triển và lan rộng của mạng internet, người ta đưa ra giải pháp
kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng internet và thêm vào
các tiện ích như hệ thống đảm bảo an tồn, tính tốn năng lượng sử dụng,… giúp
chủ nhân có thể điều khiển thiết bị ở khoảng cách xa chứ khơng bó hẹp trong
khn viên ngơi nhà nữa.
Khả năng bảo mật an ninh cũng được đặt lên hàng đầu, vì đi cùng với kết nối
internet là khả năng bị hack vào hệ thống nhằm chiếm quyền điều khiển cũng vì
thế mà gia tăng. Chủ nhân có thể sử dụng mật khẩu riêng để đăng nhập vào hệ
thống cũng như ngơi nhà qua các hình thức như Passcode, bảo mật vân tay, bảo
mật mống mắt… Đi kèm đó là khả năng cảnh báo đột nhập giúp gia chủ có thể
phát hiện ra tại bất kì nơi đâu với kết nối Wifi/GPRS. Và gần đây, xu thế điều
khiển thiết bị bằng giọng nói cũng được thêm vào giải pháp xây dựng nhà thông
minh, giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn mọi người trong nhà. Trong
tương lai, nhờ các thiết bị cơng nghệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo, ngơi nhà có thể
phân biệt giọng nói từng thành viên và ghi nhớ thói quen của mỗi người trong gia
đình.
Hiện nay, ở Việt Nam, giải pháp xây dựng nhà thông minh với hệ thống điều
khiển và giám sát thông qua internet vẫn phổ biến và phát triển hơn cả vì nó phù
hợp với khả năng cơng nghệ và điều kiện kinh tế hiện có. Do đó, em xin chọn
thiết kế ngôi nhà thông minh theo giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển và giám
sát các thiết bị trong ngôi nhà thông qua mạng internet, mà cụ thể là mạng wifi
trên một mơ hình nhà thơng minh quy mơ nhỏ với các chức năng cơ bản như: cửa
đóng/mở tự động, cảnh báo khí gas rị rỉ, đèn và quạt bật tự động theo người sử
dụng và nhiệt độ môi trường…
2.2 Kết cấu ngôi nhà và chức năng
2.2.1 Kết cấu
Mơ hình được thiết kế đơn giản với một phịng khách và một phịng ngủ có các
thiết bị cơ bản như đèn, quạt, cửa và các cảm biến.



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
2.2.2 Chức năng
Với những tiêu chí về ngôi nhà thông minh tại Việt Nam, em lựa chọn các chức
năng tạo nên một ngôi nhà thông minh với các tiện ích như:
- Hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm và bật/tắt quạt tự động theo nhiệt độ, độ
ẩm
- Hệ thống cảnh báo khí gas
- Hệ thống bật/tắt đèn tự động theo cảm biến ánh sáng
- Hệ thống đóng/mở cửa tự động theo cảm biến chuyển động
- Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua giao diện Web

Hình 2.1 Các chức năng của nhà thơng minh

2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà thông minh

- Khối thiết bị giám sát, điều khiển: Máy tính bảng, Laptop, điện thoại thơng
minh,…
- Khối mạng: Router Wifi, Arduino Ethernet Shield W5100, ESP8266
- Khối điều khiển: vi điều khiển Arduino Uno R3, Arduino Mega 2560
- Khối cảm biến: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động, khí gas
- Khối chấp hành: bóng đèn, quạt, điều hòa, cửa ra vào, còi báo động
2.4 Giới thiệu vi điều khiển Arduino
2.4.1 Giới thiệu chung
Arduino là nền tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, được sử dụng nhằm xây dựng
các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận tiện, dễ



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
dàng hơn. Nền tảng mẫu này giống như một máy tính thu nhỏ, giúp người dùng
lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần phải đến các công cụ
chuyên dụng để phục vụ việc nạp code. Phần mềm này tương tác với thế giới bên
ngồi thơng qua các cảm biến điện tử, đèn và động cơ.
Cấu tạo của Arduino:
- Phần cứng Arduino là bảng mạch nguồn mở, cùng bộ vi xử lý và chân đầu
vào/ đầu ra (I/ O) để liên lạc, điều khiển các đối tượng vật lý (LED, servo,
nút ấn, v.v.). Bảng mạch thường được cấp nguồn qua USB hoặc nguồn điện
bên ngồi, cho phép cung cấp tín hiệu cho các phần cứng, cảm biến khác.
- Là phần mềm nguồn mở tương tự như C ++. Mơi trường phát triển tích hợp
Arduino (IDE – Integrated Development Environment) cho phép soạn thảo,
biên dịch code, nạp chương cho board.

Hình 2.3 Hình ảnh vi điều khiển Arduino [3]

Khả năng kết nối của Arduino:
Arduino hoạt động độc lập.
- Kết nối với một máy tính, cho phép truy cập dữ liệu cảm biến từ thế giới
bên ngồi và cung cấp thơng tin phản hồi.
- Các Arduino có thể liên kết với nhau.
- Mạch điều khiển Arduino có thể kết nối với các thiết bị điện tử khác.
- Arduino có khả năng kết nối với các chip điều khiển.
- Lập trình Arduino IDE có thể kết nối với nhiều nền tảng. Điều này đồng
nghĩa với việc có thể khởi động trên Windows, Macintosh OSX điều hành
Linux (các hệ thống vi điều khiển khác chỉ chạy Windows).
2.4.2 Arduino Uno R3



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 2.4 Hình ảnh Arduino Uno R3 [4]

Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 với giá
khoảng 90.000đ. Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng không cao hoặc túi tiền
không cho phép, có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương
đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) với giá khoảng 45.000đ
hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) với giá khoảng 65.000đ.
2.4.2.1. Một vài thông số của Arduino Uno R3:
Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 [4]

Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng


7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với
0.5KB dùng bởi bootloader

SRAM


2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

2.4.2.2. Bộ nhớ Arduino Uno R3
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
- 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ
nhớ Flash của vi điều khiển.
- 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai
báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều
bộ nhớ RAM.
- 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only
Memory): đây giống như 1 chiếc ổ cắm mini – nơi có thể đọc và lưu giữ
liệu mà khơng lo bị mất khi mất điện như trên SRAM.
2.4.2.3. Các cổng vào, ra
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2
mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 30mA. Ở mỗi
chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển
ATmega328 (mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
- Hai chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận
(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị
khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính
là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử
dụng 2 chân này nếu không cần thiết.

- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với
độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp
ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như
những chân khác.
- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi các
chức năng thơng thường, 4 chân này cịn dùng để truyền phát dữ liệu bằng
giao thức SPI với các thiết bị khác.
- LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm
nút Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số
13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit
(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên
board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog.
Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo
điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.
2.4.3 Arduino Mega 2560
Arduino Mega2560 sử dụng một vi điều khiển ATmega2560. Arduino Mega2560
khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì khơng sử dụng chip điều khiển FTDI
chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập
trình như là một cơng cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB. Ngồi ra, Arduino


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và nhiều
tính năng mạnh mẽ hơn, nên vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng
chương trình lập trình cho Arduino Uno R3.


Hình 2.5 Hình ảnh Arduino Mega 2560 [5]

2.4.3.1. Một vài thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduinno Mega 2560 [5]

Chip xử lý

ATmega2560

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp vào (khuyên dùng)

7V-15V

Điện áp vào (giới hạn)

6V-20V

Dòng điện tối đa trên mỗi chân 3.3V

50 mA

Dòng điện tối đa trên mỗi chân 5V

500 mA

Dòng điện tối đa trên mỗi chân I/O


20 mA

Flash Memory

256 KB

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Tần số hoạt động

16 MHz

2.4.3.2. Các cổng vào ra
- 5 Chân GND
- 3 chân 5V
- 1 chân 3.3V


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
- 1 nút reset
- 54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sủ dụng như những chân
PWM là từ chân số 2 → 13 và chân 44 45 46).
- 6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5),

chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2).
- 16 chân vào analog (từ A0 đến A15).
- 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng (UART)
Bảng 2.3 Chân RX, TX ứng với cổng Serial tương ứng [5]

Cổng Serial

Chân RX

Chân TX

Cổng 1

0

1

Cổng 2

19

18

Cổng 3

17

16

Cổng 4


15

14

2.4.4 Arduino Ethernet Shield W5100
Ethernet shield là một mạch mở rộng cho arduino, giúp arduino có thể kết nối với
thế giới internet rộng lớn. Ứng dụng của shield này là truyền nhận thông tin giữa
arduino với thiết bị bên ngoài sử dụng internet, shield này đặc biệt hữu ích cho
các ứng dụng IoT, điều khiển và kiểm sốt hệ thống vì internet ln liên tục, dữ
liệu truyền đi nhanh, khoảng cách lớn, rẻ hơn với cách truyền từ xa bằng tin
nhắn.
Arduino Ethernet Shield W5100 sử dụng chip W5100 từ hãng Wiznet cho tốc độ
và khả năng kết nối ổn định nhất, bộ thư viện đi kèm và phần cứng với cách kết
nối dễ dàng khiến cho việc kết vối Arduino với Ethernet đơn giản hơn bao giờ
hết, thích hợp để làm các ứng dụng điều khiển thiết bị qua mạng, IoT,... Chip
Wiznet W5100 Ethernet cung cấp một địa chỉ mạng (IP) tương thích với cả 2
giao thức TCP và UDP. Nó hỗ trợ tối đa 4 thiết bị kết nối đồng thời. Ethernet
W5100 có thể tự động nhận IP từ router bằng giao thức DHCP.
Ethernet Shield hồn tồn tương thích với Arduino Uno và Mega, giao tiếp với
Arduino qua giao thức SPI, chân digital 10 trên arduino được sử dụng để xác
định kết nối cho ethernet shield. Vì vậy, khơng thể sử dụng port 10 khi cắm
Ethernet Shield vào Arduino.
IC điều khiển W5100 trên Arduino Ethernet Shield có thể thực hiện truyền dữ
liệu thơng qua 2 giao thức là TCP và UDP. Số đường truyền dữ liệu song song tối
đa là 4, khả năng truyền song song cùng lúc 4 luồng dữ liệu giúp board có khả
năng nhận dữ liệu từ internet với tỉ lệ lỗi thấp hơn (nguyên nhân thường là do mất
dữ liệu trên đường truyền hoặc do thời gian truyền vượt quá giới hạn - time out).
Ngoài ra trên Ethernet Shield cịn có Module đọc/ghi dữ liệu vào thẻ MicroSD sử
dụng chân digital 4 để xác định kết nối.



skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 2.6 Hình ảnh Arduino Ethernet Shield W5100 [6]

Thông số kỹ thuật:
- Chip sử dụng: Wiznet W5100 Ethernet với bộ đệm 16K
- Điện áp hoạt động: 5VDC (Nguồn cấp từ Arduino)
- Tốc độ kết nối: 10 - 100 Mb
- Giao tiếp: SPI
- Sử dụng các trình điều khiển Ethernet chuẩn Arduino
- Hỗ trợ jack Ethernet chuẩn RJ45 kết nối mạng
- Kích thước: 7cm x 5.4cm x 2.4cm
2.4.5 ESP8266
Kít ESP8266 là kít phát triển dựa trên nền chíp Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ
dàng sử dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chíp CP2102 trên borad. Bên
trong ESP8266 có sẵn một lõi vi xử lý vì thế có thể trực tiếp lập trình cho
ESP8266 mà khơng cần thêm bất kì con vi xử lý nào nữa. Hiện tại có hai ngơn
ngữ có thể lập trình cho ESP8266, sử dụng trực tiếp phần mềm IDE của Arduino
để lập trình với bộ thư viện riêng hoặc sử dụng phần mềm node MCU.

Hình 2.7 Hình ảnh ESP8266 [7]

Thơng số kĩ thuật:
- IC chính ESP8266 Wifi SoC
- Chip nạp CP2102


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)

- Nguồn cấp 5vdc
- GPIO giao tiếp mức logic 3.3v
- Tích hợp led báo trạng thái, nút Reset, Flash
Sơ đồ các chân ESP8266:

Hình 2.8 Sơ đồ các chân ESP8266 [7]

2.5 Giới thiệu về các loại cảm biến
2.5.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 có tính năng phức hợp đo cả nhiệt độ và độ
ẩm với đầu ra tín hiệu kỹ thuật số đã được hiệu chỉnh. Bằng cách sử dụng kỹ
thuật thu tín hiệu kỹ thuật số độc quyền và công nghệ cảm biến nhiệt độ và độ
ẩm, nó đảm bảo độ tin cậy cao và độ ổn định lâu dài tuyệt vời. Cảm biến này bao
gồm thành phần đo độ ẩm kiểu điện trở và thành phần đo nhiệt độ NTC (NTC là
điện trở nhiệt cũng giống như cảm biến đo nhiệt độ nhưng chỉ trong một khoảng
nhiệt độ nhất định), đồng thời kết nối với bộ vi điều khiển 8 bit hiệu suất cao,
mang lại chất lượng tuyệt vời, phản hồi nhanh, khả năng chống nhiễu và tiết kiệm
chi phí.
Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 Temperature Humidity Sensor là cảm biến
rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1
wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất). Bộ tiền xử lý tín hiệu tích
hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà khơng phải qua bất kỳ
tính toán nào. So với cảm biến đời mới hơn là DHT22 thì DHT11 cho khoảng đo
và độ chính xác kém hơn rất nhiều.

Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 [8]


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
Cảm biến DHT11 bao gồm một linh kiện cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ

NTC (hoặc nhiệt điện trở) và một IC ở phía sau của cảm biến.

Hình 2.10 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong DHT11 [8]

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến độ ẩm bên trong DHT11 [8]

Để đo độ ẩm, DHT11 sử dụng thành phần cảm biến độ ẩm có hai điện cực với
chất giữ ẩm giữa chúng. Vì vậy, khi độ ẩm thay đổi, độ dẫn của chất nền thay đổi
hoặc điện trở giữa các điện cực này thay đổi. Sự thay đổi điện trở này được đo và
xử lý bởi IC khiến cho vi điều khiển luôn sẵn sàng để đọc giá trị độ ẩm.
Mặt khác, để đo nhiệt độ, cảm biến DHT11 này sử dụng cảm biến nhiệt độ NTC
hoặc nhiệt điện trở.
Một nhiệt điện trở thực sự là một nhiệt điện trở thay đổi điện trở của nó tương
ứng với sự thay đổi của nhiệt độ. Những cảm biến này được chế tạo bằng cách
thiêu kết các vật liệu bán dẫn như gốm hoặc polyme để cung cấp những thay đổi
lớn hơn trong điện trở chỉ với những thay đổi nhỏ về nhiệt độ. Thuật ngữ có tên
là “NTC” có nghĩa là hệ số nhiệt độ âm, có nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ
tăng.
Thông số kỹ thuật:
- Nguồn: 3 -> 5 VDC.
- Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
- Khoảng đo độ ẩm: 20%-90% RH (sai số 5%RH)
- Khoảng đo nhiệt độ: 0-50°C (sai số 2°C)
- Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây / lần)
- Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm.


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
2.5.2 Cảm biến chuyển động HC-SR501
Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HC-SR501 được

sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại (con
người, con vật, các vật phát nhiệt,...), cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy để giới
hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn,
ngoài ra cảm biến cịn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu
sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn.
Cảm biến HC-SR501 có 2 chế độ làm việc có thể lựa chọn qua jumper:
- L (khơng lặp lại kích hoạt): sau khi có tín hiệu đầu ra cao thì sau khoảng
thời gian trễ sẽ chuyển xuống tín hiệu mức thấp.
- H (lặp lại kích hoạt): sau khi có tín hiệu đầu ra cao, trong thời gian trễ mà
vẫn phát hiện chuyển động thì tín hiệu đầu ra vẫn ở mức cao cho đến khi
không phát hiện chuyển động và hết thời gian trễ.

Hình 2.12 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9]

Hình 2.13 Cảm biến chuyển động HC-SR501 [9]

Thông số kỹ thuật:
- Phạm vi phát hiện : góc 360 độ hình nón, độ xa tối đa 6m.
- Nhiệt độ hoạt động : 32-122 ° F ( 050 ° C)
- Điện áp hoạt động : DC 3.8V - 5V


skkn Tiểu Luận PRO(123docz.net)
-

Mức tiêu thụ dòng: ≤ 50 uA
Thời gian báo: 30 giây có thể tùy chỉnh bằng biến trở.
Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở.
Kích thước: 1,27 x 0,96 x 1.0 ( 32,2 x 24,3 x 25,4 mm)


2.5.3 Cảm biến khí Gas MQ2
MQ2 là cảm biến khí gas được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2. Chất này có độ
nhạy cảm thấp với khơng khí sạch. Nhưng khi trong mơi trường có chất gây cháy,
độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch
đơn giản để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp. Khi môi trường sạch điện áp
đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây
cháy xung quang MQ2 càng cao. MQ2 hoạt động rất tốt trong mơi trường khí hóa
lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp.

Hình 2.14 Cảm biến khí gas MQ2 [10]

Hình 2.15 Sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ2 [10]

Thơng số kỹ thuật:
- Nguồn hoạt động: 5V
- Loại dữ liệu: Analog và Digital
Ưu điểm:
- Phạm vi phát hiện rộng
- Tốc độ phản hồi nhanh và độ nhạy cao