DỰ án sản PHẨM CUỐI kì KHOA cơ KHÍ đề tài THIẾT kế bộ điều KHIỂN QUA SÓNG WIFI

1|Page

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MƠN NHẬP MƠN KĨ THUẬT

DỰ ÁN
SẢN PHẨM CUỐI KÌ
KHOA CƠ KHÍ
Đề tài
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN QUA SĨNG WIFI
Nhóm: Introverts


2|Page

MỤC LỤC
Contents


3|Page

A/Thông tin chung về đề tài:
Dự án Thiết Kế Bộ Điều Khiển Thiết Bị Qua Sóng Wifi được
lấy ý tưởng dựa trên thực tế, bởi sự cần thiết của nó, là tạo ra
được ngày càng nhiều thiết bị tự động hóa hơn, giúp phát triển
đời sống, ngày càng được cải thiện hơn. Sự ra đời của thiết bị bộ
điều khiển thiết bị qua sóng wifi giảm đi khá lớn về sức lao
động thô của con người, tăng năng suất lao động. Dự án trên
gồm nhiều thành phần riêng biệt được thực hiện trong 7 tuần.
1/Tên đề tài:

-Thiết kế bộ điều khiển qua sóng wifi.
2/Mục tiêu dự án:
+ Hồn thiện sản phẩm một cách tốt nhất.
+ Mọi người có thể tiếp cận và hiểu được phần trình bày của
nhóm.
+ Đạt được điểm số mong muốn cho dự án này.
3/Thành phần tham gia:


4|Page

ST
T
1

Danh sách thành
viên
Nguyễn Hoàng
Thái Khang
(leader)
Nguyễn Thị Ánh
My
Nguyễn Tuyết
Ngân
Phạm Huy
Phan Tuyết Ngân
Võ Tiến Đạt
Phan Thanh Duy
Đỗ Tấn Lợi
Bùi Thanh Tâm

Kim Chi

2
3
4
5
6
7
8
9
10

Nhiệm vụ
Thuyết trình
Thủ quỹ
Thư kí
Lắp ráp sản phẩm
Tìm kiếm thơng tin
Lắp ráp sản phẩm
Lắp ráp sản phẩm
Tạo kế hoạch dự án
Tổng hợp thông tin
Tạo kế hoạch dự án

4/Kế hoạch thực hiện dự án:

Tuần
1

2

Nhiệm vụ
Tạo lập nhóm

Chi tiết
Điều kiện tiên quyết bắt buộc
phải có, là việc làm quan trọng
ở bước đầu

Lên kế hoạch dự án

Thời gian thảo luận và đưa ra ý


5|Page

tưởng
3

Tiến hành tìm kiếm, thu, Tiến hành lựa chọn dụng cụ ,
mua nguyên liệu
nhiên liệu phục vụ cho sản
phẩm

4

Tiến hành lắp đặt

Lắp đặt mơ hình cơ bản của
sản phẩm trên ý tưởng

5

Lập trình phần mềm

Viết chương trình phần mềm
phù hợp với sản phẩm

6

Chạy thử sản phẩm

Tiến hành lắp đặt phần mềm
vào sản phẩm vật lý

7

Sửa chữa và nâng cấp
sản phẩm

Tìm kiếm nhược điểm , khắc
phục, nâng cấp sản phẩm ,
hoàn thiện dự án

5/Cách thức chia sẻ thông tin:
-Tương tác qua Google Meet, Zalo, Messenger.
-Gặp mặt trực tiếp : Hẹn qua thời gian đã thống nhất mỗi tuần 1
lần.
6/Mong muốn:
-Introverts mong muốn tạo ra một sản phẩm, hệ thống mang lại

giá trị cho xã hội.
-Học hỏi, cọ sát và tích lũy kinh nghiệm qua cuộc thi. Tìm kiếm
những con người có chung đam mê và sở thích.


6|Page

-Xây dựng một nhóm tràn đầy sự tự tin, nhiệt huyết tinh thần
đoàn kết thống nhất làm một.
-Giá trị cốt lõi:
“Mang lại giá trị tuyệt vời nhất cho người sử dụng “
-Vận dụng tăng cường 5 tiêu chí Trong suốt q trình hoạt dộng
và phát triển.
+Chính trực: Liêm chính, trung thực trong ứng xử và trong tất
cả các giao dịch.
+Tôn trọng: Tôn trọng bản thân - Tôn trọng đồng nghiệp - Tôn
trọng công việc - Tôn trọng đối tác. Làm việc và hợp tác trong
sự tôn trọng.
+Công bằng: Công bằng với nhân viên, khách hàng, nhà cung
cấp và các bên liên quan khác.
+Đạo đức: Tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn đã được đặt ra, lấy
đạo đức là tiêu chuẩn hàng đầu trong công việc.
+Minh bạch: Tuân thủ chặt chẽ các quy định Pháp luật, tiêu
chuẩn Quốc tế và các quy trình, quy chế của cơng ty.


7|Page

B/ Bản thuyết minh chi tiết về đề tài:
I/Giới thiệu chung về vật liệu:

1/Module ESP8266 NodeMCU Lua CP2102:
1.1/Giới thiệu:
-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền
chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có
thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino IDE để lập
trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các
ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.
-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 được dùng cho các ứng dụng
cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc
biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT.
-ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 sử dụng chip nạp và giao
tiếp UART CP2102 có độ ổn định và độ bền cao và khả năng tự
nhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Windows và Linux.
1.2/Đặc tính nổi bật Module thu phát Wifi ESP8266:
• Tích hợp 2 nút nhấn.
• Tích hợp chip chuyển usb – uart CH340.
• Full IO : 10 GPIO, 1 Analog, 1SPI , 2 UART, 1 I2C/I2S,
PWM,v.v….
• Được hỗ trợ bởi cộng đồng lớn mạnh Nodemcu.
1.2/Thơng số kĩ thuật:
• Tương thích các chuẩn wifi : 802.11 b/g/n.
• Hỗ trợ: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.


8|Page

Tích hợp TCP/IP protocol stack..
• Tích hợp TR switch, balun, LNA, power amplifier and
matching network.
• Tích hợp bộ nhân tần số, ổn áp, DCXO and power

management units.
• +25.dBm output power in 802.11b mode.
• Power down leakage current of <10uA.
• Integrated low power 32-bit CPU could be used as
application processor.
• SDIO 1.1/2.0, SPI, UART.
ã STBC, 1ì1 MIMO, 2ì1 MIMO.
ã A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4ms guard
interval.
• Wake up and transmit packets in < 2ms.
• Dịng tiêu thụ ở Standby Mode < 1.0mW (DTIM3).
1.3/Các chẩn giao tiếp và các thông tin khác :
• SDIO 2.0, SPI, UART.
• Integrated RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, and
PMU.
• Integrated RISC processor, on-chip memory and
external memory interfaces.
• Integrated MAC/baseband processors.
• Quality of Service management.
• I2S interface for high fidelity audio applications.
• On-chip low-dropout linear regulators for all internal
supplies.
• Proprietary spurious-free clock generation architecture.
• Integrated WEP, TKIP, AES, and WAPI engines.
•


9|Page

Sơ đồ chân

1.4/Chức năng:
-Dùng để xử lí bộ trung tâm.
-Xử lí và nạp code qua phần mềm Arduino Ide.


10 | P a g e

Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102
2/Module Relay 4 kênh 5V SPDT:
2.1/Giới thiệu chung:
Module Relay 4 kênh 5V SPDT gồm 4 relay , điện áp hoạt
động 5 v điều khiển đầu ra tối đa 220VAC/10A và
30VDC/10A. Đầu vào IN1, IN2, IN3 IN4 nhận tín hiệu cực
thấp.
Module relay 4 kênh nhỏ thiết kế gọn chuyên nghiệp , khả
năng chống nhiễu tốt và khả năng cách điện tốt. An toàn đáng
tin
cậy


11 | P a g e

Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển. Có
các lỗ bắt vít rất tiện lợi dễ lắp đặt trong hệ thống mạch.
Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly
quang và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển
với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định.
Mạch điều khiển relay 4 kênh này sử dụng chân kích mức
Thấp (0V): khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy
qua thường Mở của Relay.

2.2/Thơng số kĩ thuật:
1.Kích thước: 76mm (chiều dài) * 56mm (chiều rộng) *
18.5mm (H).
2. Trọng lượng: 61g.
3. Màu sắc: Xanh.
4. Có 4 lỗ để bắt vít cố định có đường kính 3.1mm, dễ dàng
lắp đặt trong hệ thống mạch.
5. Opto cách li, chống nhiễu tốt.
6. Có đèn báo đóng ngắt trên Relay.
7. Sử dụng điện áp ni DC 5V.
8. Đầu ra điện thê đóng ngắt tối đa: DC 30V / 10A, AC 250V /
10A.
9. IN1…IN4: tín hiệu đầu vào, hoạt động mức thấp.
10. NO1…NO4: Công tắc thường mở.
2.3/Ứng dụng:
Dùng dòng điện nhỏ của vi điều khiển, arduino, PLC để điều
khiển các thiết bị điện, đồ dùng điện hoạt động ở mức điên áp
cao từ 0-30v DC, 0-250v DC như điện sinh hoạt.


12 | P a g e

2.4/Chức năng chính:
-Bật tắt wifi.

Module Relay 4 kênh 5V 10 A


13 | P a g e

3/Các dụng cụ khác:
-Nút nhấn loại 4 chân: dùng để liên kết mạch, điều khiển.
-Dây nối 2 đầu dây đực cái: cấp nguồn cho mạch hoạt động.
-Board test 830: bảng mạch tạm thời để thử nghiệm và tạo mẫu
mạch, việc hàn không được thực hiện trên bảng mạch này, điều
này có nghĩa là nó có tính thao tác lắp ráp nhanh hơn và dễ dàng
hơn so với các mạch nguyên mẫu.
-Nguồn Adapter loại 5V.

Nút nhấn loại 4 chân

Dây nối 2 đầu dây đực cái


14 | P a g e

Nguồn Adapter loại 5V

4/Giá thành sản phẩm:
ST Nguyên liệu
T
1
ESP8266 NodeMCU Lua
CP2102
2
Module Relay 4 kênh 5V SPDT
3
Nút nhấn 4 chân
4
Dây kết nối đực cái

5
Board Test 830
6
Nguồn Adapter 5V

Board Test 830

SL
1

Giá thành
(VND)
96000

1
10
10
1
1

40000
55000
7000
40000
24000


15 | P a g e

Tổng

C/Sơ đồ kết cấu sản phẩm
1/Sơ đồ tổng thể:

262000


16 | P a g e

2/Sơ đồ chi tiết:


17 | P a g e

3/Nguyên lí hoạt động:
-Nguyên lý hoạt động rất đơn giản, người điều khiển thông qua
hệ thống máy tính thực hiện các thao tác như tắt, mở, tăng giảm,
khóa ….các thiết bị sẽ chuyển tín hiệu qua mạng internet tới các
thiết bị cần điều khiển bằng lệnh được mã hóa. Các thiết bị điện
tử được quản lý sẽ nhận tín hiệu, giải mã và thực hiện.
4/Chức năng chi tiết:
-Bộ điều khiển wifi 4 thiết bị là một công tắc thông minh cho
phép người dùng điều khiển được 4 thiết bị từ xa không giới hạn
-Bộ điều khiển được điều khiển bằng Remote RF sóng 433Mhz
thơng qua ứng dụng Smart life trên điện thoại ở bất cứ đâu có
mạng wifi, 3G, 4G
- Cơng dụng của cơng tắc biến tất cả những thiết bị trong chính
ngơi nhà của bạn hay những thiết bị trong nông nghiệp từ thiết
bị không thông minh thành những thiết bị thông minh qua đó sẽ
giúp cho hoạt động hằng ngày của bạn trở nên dễ dàng và thuận
tiện hơn:

18 | P a g e

+Sử dụng bật tắt quạt, đèn, loa, máy sưởi, hệ thống tưới nước …
+Sản phẩm phù hợp cho các dự án: Nhà thông minh, cây xanh,
điều khiển tủ điện ...
+Điều Khiển Bằng Smartphone Kết nối Wifi Phạm vi kết nối vô
hạn On/Off thiết bị ngay trên smartphone.
+Điều Khiển trực tiếp bằng tay.
+Điều khiển thiết bị đồng thời qua Phần mềm và trực tiếp bằng
tay.
-Thông số kĩ thuật:
+ Nguồn cung cấp: Adapter 5V DC.
+Ngõ ra: Bằng nguồn cấp vào 2 chân Vin - Công suất tối đa cho
mỗi kênh : 1000W
+WiFi standard: 2.4Ghz b/g/h.
5/Ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
- Mạch điều khiển nhỏ gọn, hoạt động khá ổn định, thời gian
đáp ứng khá nhanh.
- Giao diện điều khiển và giám sát dễ sử dụng, thân thiện người
dùng.
- Mô hình hệ thống có độ chính xác, tính an tồn và dễ dàng
thao tác với người dùng.
- Phù hợp cho các hệ thống điện trong phịng học, hộ gia đình.
Nhược điểm:
- Hạn chế lớn nhất là tác động điều khiển còn chậm

19 | P a g e

- Thiết bị phụ thuộc vào nguồn điện 220VAC, và tốc độ truy cập
mạng Internet.
- Hoạt động chủ yếu tại mơi trường có phủ sóng wifi.
- Kích thước sản phẩm cịn thơ, thiếu tính thẩm mỹ.
- Số lượng thiết bị còn hạn chế.
6/Hướng phát triển:
Thiết bị hiện tại đã đáp ứng được việc điều khiển các thiết bị.
Trong quá trình thực hiện.
- Mở rộng số lượng cũng như công suất thiết bị điều khiển.
- Giám sát nơi điều khiển bằng camera, cảnh báo chống trộm,
báo cháy.
- Điều chỉnh độ sáng đèn, tốc độ quạt, nhiệt độ điều hòa,...
- Thiết lập hệ thống điều khiển thiết bị tự động nhằm tối ưu hóa
việc sử dụng và tiết kiệm điện năng.
-Ứng dụng đề tài vào hệ thống thực tế như smart home, smart
city.
-Các sản phẩm khác đã được chế tạo thành công mang lại nhiều
ứng dụng đời sống:
+Điều khiển xe từ xa qua ESP8266.


20 | P a g e

+Sử dụng ESP8266 hiển thị lên led ma trận.


21 | P a g e

+Kết hợp với esp32 hoặc arduino để thiết kế nhà thơng minh có
thể tự động điều khiển bằng giọng nói, web/app, nút nhấn, hệ
thống cầu thang tự động, phịng chống cháy nổ khí gas bằng hệ
thống cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, tự động đóng, mở cửa.

D/Kế hoạch thực hiện chi tiết:
1. Phác thảo sơ lược về sản phẩm
- Thời gian dự kiến: 1 tuần .
- Mục tiêu cần đạt:
+ Phác thảo các nội dung cơ bản về sản phẩm.
+ Chỉ ra được các đặc điểm nổi bật của sản phẩm.
+ Lên thời gian chi tiết về các cơng việc cần thực hiện để hồn
thành sản phẩm đúng hạn.
+ Tìm nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho sản phẩm.
-Các bước thực hiện kế hoạch:


22 | P a g e

+ Tìm hiểu các mẫu sản phẩm điều khiển qua sóng wifi hiện có
trên thị trường từ đó chỉ ra ưu nhược điểm của sản phẩm của
mình.
+ Đánh giá được mức độ cạnh tranh sản phẩm của mình so với
các sản phẩm hiện có.
+ Trình bày các bước thiết kế của sản phẩm cho bên nhóm thiết
kế.
2. Tìm kiếm nguồn ngun liệu cho sản phẩm
- Thời gian dự kiến: 1 tuần
- Mục tiêu cần đạt :
+ Tìm được nguồn cung cấp vật liệu chính và cả dự phòng

+ Liên hệ với bên kĩ thuật để kiểm tra nguồn nguyên liệu
-Các bước thực hiện:
+ Tìm các nguồn cung cấp nguyên liệu uy tín trên thị trường
nhưng phải phù hợp với kinh phí của nhóm.
+ Liên hệ với nhiều bên cung cấp nguyên liệu đề phòng sự cố.
+ Cần viết những bản cam kết rõ ràng giữa hai bên.
+ Xây dựng các kế hoạch dự phòng nếu như có sự cố ngồi ý
muốn.
3. Sản xuất sản phẩm thử nghiệm
- Thời gian dự kiến : 2 tuần
- Mục tiêu cần đạt: cho ra sản phẩn đầu tiên của nhóm để thử
nghiệm
- Các bước thực hiện:


23 | P a g e

+ Lên bản vẽ và thiết kế sản phẩm.
+ Kiểm tra nguồn nguyên liệu đầu vào.
+ Kiểm tra sản phẩm.
+ Đánh giá và nghiệm thu chất lượng của sản phẩm.
+ Nếu sản phẩm không đạt u cầu thì phải liên hệ bên nhóm
thiết kế chỉnh sửa lại bản thiết kế.

4. Lên kế hoạch hoàn thiện sản phẩm:
- Thời gian dự kiến: 2 tuần
- Mục tiêu cần đạt:
+ Khắc phục tối đa lỗi của sản phẩm
-Các bước thực hiện:
+ Thống kê các lỗi đang gặp phải và đưa ra giải pháp thay thế,

khắc phục.
+ Theo dõi cả q trình sản xuất đề phịng xảy ra sự cố.
+ Khắc phục các lỗi của sản phẩm .
5.Kiểm tra và hoàn thiện bản báo cáo:
-Thời gian thực hiện: 2 tuần.
-Mục tiêu cần đạt:


24 | P a g e

+Viết bài thuyết trình cho sản phẩm.
+Gồm tất cả các giai đoạn thực hiện, nội dung, công việc của
mỗi người và công dụng mà sản phẩm đem lại.
+Tâm huyết và sự nổ lực của tất cả thành viên trong nhóm khi
làm việc.
+Tổng kết lại và giới thiệu sản phẩm đến với mọi người.

E/Tổng kết:
Do đây là một đề tài khá mới, nên trong quá trình tìm hiểu em
đã gặp phải một số khó khăn nhất định. Nhưng với sự đam mê
và sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo cộng thêm nỗ lực tìm
tịi, đam mê khám phá cái mới đã giúp em đạt được một số kết
quả sau:
- Tổng quan về hệ thống giám sát và điều khiển qua mạng
internet, và ngôi nhà thông minh. Đồng thời em cũng biết được
tình hình sử dụng, xu hướng phát triển của Việt Nam và các
nước khác trên thế giới.
- Thiết kế thành cơng mơ hình.
- Tìm hiểu được cơ sở, ý nghĩa của việc điều khiển thiết bị qua
internet.

25 | P a g e

- Hiểu được nguyên lí làm việc của các module trong hệ thống
và cách ghép nối chúng như thế nào.
– Tiến hành chạy thực nghiệm, đánh giá kết quả, hiểu được cách
làm việc nhóm sao cho hiệu quả.