Đồ án KTDKTD nhóm 2

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt đề tài đồ án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, chúng em còn nhận
được sự quan tâm giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân.
Trước hết, chúng em xin gửi tới tồn thể các thầy, cơ giáo trong Viện Kỹ Thuật, cùng
thầy cô trong trường HUTECH lời cảm ơn chân thành nhất. Đặc biệt, chúng em xin bày
tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Giáo viên hướng dẫn là cô Th.STrương Thu Hiền, người đã
tận tâm hưóng dẫn nhóm em trong suốt q trình làm và hồn thiện đề tài.
Cuối cùng chúng em kính chúc q thầy, cơ dồi dào sức khỏe và thành công trong sự
nghiệp cao quý. Đồng thời chúc các bạn trong lớp 19DCKA1 luôn dồi dào sức khỏe, và
học tập ngày càng tốt hơn.
Tp.HCM, ngày 11 tháng 12 năm 2022


CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Mở đầu
Điều khiển tự động là ứng dụng của lý thuyết điều khiển tự động vào việc điều khiển các
quá trình khác nhau mà không cần đến sự can thiệp của con người .
Điều khiển tự động được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau : công nghiệp
sản xuất , gia cơng cơ khí , dây chuyền lắp rắp tự động … Các hệ thống điều khiển
thường dùng để vận hành quá trình sản xuất bao gồm servo,PLC,mạch điện tử ,G code
….. Các hệ thống điều khiển này có thể bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến phức
tạp , điều khiển những máy móc đơn giản cho đến hệ thơng máy móc cơng nghiệp lớn .
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật , đặc biệt trong điều khiển tự động
đã tạo nên động lực thúc đẩy và phát triển các ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ đáp
ứng được nhu cầu của con người trong cuộc sống. Con người với sự trợ giúp của máy
móc , những cơng cụ tự động nên cuộc sống trở nên tiện ích hơn .
1.2 Lý do chọn đề tài
Cửa ra vào là một điểm nhấn ấn tượng , nó rất hữu ích với người gia trẻ nhỏ , khuyết tật ,
người sử dụng phương tiện công cụ hỗ trợ trong di chuyển và vận chuyển hàng hóa cửa
tự động đã giúp cho cuộc sống chúng ta dễ dàng hơn nhiều .
Khác với cửa truyền thống , cửa tự động chúng ta không cần dùng tay để mở mà khi phát

hiện vật thể đi qua cửa sẽ nhận tín hiệu và tự động mở . Như vậy khi mang vật nặng theo
người chúng ta sẽ dễ dàng di chuyển qua cửa .
Thiết bị báo cháy là thiết bị có vai trị quan trọng và được ứng dụng để cảnh báo khi xuất
hiện những sự cố cháy nổ cho con người . Khi có dấu hiệu đám cháy xảy ra âm thanh còi
báo cháy được phát rất lớn để cảnh báo , giúp chúng ta có đủ thời gian sơ tán và khắc
phục kịp thời . Từ đó khi có thiết bị báo cháy trong nhà , ngơi nhà của chúng ta sẽ trở nên
an toàn hơn tránh những rủi ro đáng tiếc xảy ra .
Sau đây nhóm chúng em xin tìm hiểu về đề tài “ Ngơi nhà có cửa tự động và thiết bị cảnh
báo hỏa hoạn “


Đây là đề tài điều khiển tự động đơn giản được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống ngày
nay .
1.3 Mục tiêu đề tài
Đề tài này có tầm quan trọng và ý nghĩa to lớn , nó giúp con người hiểu rõ được
những công năng của các thiết bị điện tử có trong mạch , đặc biệt là con cảm biến
ARDUINO NANO tới thiết bị cửa tự động và báo cháy .
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mạch cảm biến cửa tự động và báo cháy sử dụng ARDUINO UNO
Nghiên cứu cấu tạo ,chức năng , ứng dụng của bo mạch ARDUINO UNO và các tính
năng điểu khiển của mạch cảm biến cửa tự động và báo cháy
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Phương thức thu thập thông tin : các link tài liệu ở trên internet
Phương pháp nghiên cứu : tiến hành lắp ráp và làm mạch trong thực tế
Phần mềm mô phỏng mạch Proteus + Autocad
Thu thập , phân tích các tài liệu thơng tin liên quan đến đề tài .
Tìm hiểu bo mạch ARDUINO và các linh kiện liên quan đến đề tài
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đưa công nghệ mới vào đời sống xã hội để cho người dân chúng ta nắm bắt được với
cách hiệu quả nhất

Tạo ra một thiết bị cho ngôi nhà an tồn và tiện ích trong di chuyển .


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu sơ lược về mơ hình cửa tự động
Mơ hình cửa đơn giản với góc đóng và mở từ 0 đến -900

2.2 Giới thiệu về thiết bị cửa tự động
Cửa tự động hay còn được gọi với nhiều tên khác nhau như: Cửa trượt tự động, cửa lùa tự
động, Cửa đóng mở tự động…Là dòng cửa được lắp đặt bởi hệ thống tự động hố giúp
cho cánh cửa đóng vào mở ra hồn tồn tự động mà khơng cần dùng đến sức người.
Đây là thiết bị đóng/mở tự động dựa trên sự kết hợp giữa nguồn điện và hệ thống động cơ
motor, bộ xử lý thơng minh có khả năng hoạt động độc lập, giúp cho việc di chuyển qua
lại của con người trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn rất nhiều.

Hình 2.2.1 Cửa tự động
Với cơng nghệ ngày càng phát triển, đổi mới đã cho ra đời nhiều loại cửa tự động tiên
tiến, đa dạng tính năng, thơng minh nhất phù hợp với nhu cầu sử dụng của người tiêu
dùng hiện nay.


Và hầu hết được lắp đặt rộng rãi tại các cơng trình lớn như: Nhà hàng, khách sạn, bệnh
viện, khu vui chơi giải trí, khu mua sắm, ngân hàng, cơng ty, doanh nghiệp.. Cũng như
ứng dụng thực tiễn vào một số lĩnh vực khác.
2.2.1 Các loại cửa trượt tự động

Hình 2.2.2 Cửa mở tự động
Xét về nguyên lí hoạt động cửa mở tự động cũng giống như các loại cửa đóng mở tự
động khác vận hành nhờ vào hệ thống nguồn điện. Cánh cửa đóng vào mở ra nhờ vào
động cơ motor điện, board mạch điều khiển và các thiết bị khác, cửa mở tự động ở góc độ

90.


Hình 2.2.3 Cửa xoay tự động
Là dịng cửa được thiết kế theo dạng khung tròn từ 2 => 4 cánh xoay quanh trục cố định.
Về hình dáng bên ngồi khác hẵn với mẫu cửa mở tự động.


Trên dòng cửa xoay tự động đươc chia rõ làn đường theo hai chiều tạo nên cảm giác gần
gũi, thân thiện với người dùng. Mang tới cảm giác mới lạ sang trọng khi sử dụng cửa.
Cánh cửa xoay tự động được cấu tạo từ lớp khung nhơm, vận hành đóng mở tự động nhờ
vào bộ điều khiển board mạch lắp trên trần hay âm sàn và dùng một lực nhỏ đóng mở
bằng tay nhẹ nhàng.

Hình 2.2.4 Cửa trượt xếp lớp
Thuộc dịng cửa trượt nhiều cánh, thơng thường số lượng giao động từ 2 đến 4 cánh và có
độ rộng thơng thuỷ lớn khi mở cánh, nhằm tiết kiệm diện tích mang lại không gian rộng
rãi hơn.


Hình thức trượt theo phương ngang, di chuyển trên thanh ray và khi trượt hết cánh cửa
được xếp thành từng lớp thẩm mĩ, gọn gàng.

2.2.5 Cửa trượt tự động

Đối với loại cửa này hầu hết được người dùng lắp đặt rộng rãi trên tồn thế giới, trong đó
có Việt Nam. Là dòng cửa được thiết kế theo kiểu đơn giản trượt ngang về 1 phía hoặc 2
phía tuỳ vào lựa chọn của người dùng.
2.3 Giới thiệu thiết bị báo cháy
Thiết bị báo cháy là những trang bị bắt buộc có trong hệ thống phịng cháy của một cơng

trình. Thiết bị giúp chúng ta theo dõi, cảnh báo các sự cố có thể xảy ra về cháy nổ trong
tồn bộ cơng trình. Các tín hiệu cảm biến thu nhận khi có tín hiệu khói, nhiệt từ các vụ
cháy bắt đầu phát sinh sẽ báo về trung tâm. Thiết bị báo cháy kết nối cùng thiết bị báo
động như chuông (tự động hoặc bấm tay) còi báo cháy.
2.3.1 Các loại thiết bị báo cháy


Hình 2.3.1 Đầu báo khói quang SOC-24VN
Đầu báo khói quang SOC-24VN là đầu báo khói quang thơng minh thế hệ mới với nhiều
công nghệ tiên tiến nhất sử dụng cho trung tâm báo cháy zone
Ưu điểm :
+ Có chế độ bù vi sai, giúp hoạt động ổn định, tin tưởng hơn, chống báo giả do bụi bẩn
bám tu lâu ngày. Tính năng mà trước đây chỉ đầu địa chỉ mới có được.
+ Tầm điện áp hoạt động khá rộng từ 8-35V.- Cho phép hoạt động trong mơi trường tốc
độ gió cao, lên đến 4000fpm- Led hiển thị 3 trạng thái: báo nguồn, báo ngưỡng độ nhạy,
báo cháy.

Hình 2.3.2 Đầu báo khói HOKICHI


Đầu báo khói HOCHIKI
+ Độ ổn định cao, buồng khói kín sáng
+ Dịng làm việc thấp, 45uA tạo 24VDC.
+ Tích hợp 2 đèn LED báo nguồn và báo động
+ Buồng khói đa hướng
+ Khóa an tồn chống tháo cắp đầu báo khói
+ Buồng khói có thể tháo rời để vệ sinh và thay thế
+ Tương thích thay thế đầu báo khói ion SIJ-24

CHƯƠNG 3 : CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

3.1 Tổng quan về ARDUINO
Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, và ngày càng chứng tỏ


được sức mạnh của chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong
cộng đồng nguồn mở (open- source). Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa
được biết đến nhiều.
3.1.1 Giới thiệu chung về ARDUINO
Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, và ngày càng chứng tỏ
được sức mạnh của chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong
cộng đồng nguồn mở (open- source). Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa
được biết đến nhiều.

3.1.2 Giới thiệu về board Arduino Uno
Arduino Uno là 1 bo mạch thiết kế vớ i bộ xử lý trung tâm là vi điểu khiển AVR
Atmega328. Cấu tạo chính của Arduino Uno bao gồm các phần sau:
Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều khiển. Đồng
thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính.
Jack nguồn: để chạy Arduino thỉ có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên, nhưng khơng
phải lúc nào cũng có thể cắm với máy tính được . Lúc đó ta cần một nguồn từ 9V đến
12V.
Có 14 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0 đến 13, ngoài ra có một chân nối đất (GND) và
một chân điện áp tham chiếu (AREF).
3.2 Arduino Uno R3


Hình 3.2 Arduino uno

3.2.1 Phần cứng của Arduino:
Bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atemel 8

bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp
USB. 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở
rộng khác nhau.
3.2.2 Cấu trúc, thông số
3.2.2.1 Cấu trúc của board mạch Arduino Uno

Hình 3.2.1 Cấu trúc board mạch Arduino Uno


ATmega328 Microcontroller là vi điều khiển thuộc họ megaAVR, do hãng Atmel sản
xuất.
ICSP pin viết tắt của In Circuit Serial Programming. Đó là chân lập trình nối tiếp cho
phép người lập trình sử dụng một vài phương thức có sẵn trong firmware của Arduino.
Power LED Indicator báo nguồn của Arduino. Đèn sáng thì có nguồn, đèn tắt thì mất
nguồn.
Digital I/O pins là những chân có giá trị nhị phân: HIGH (1) hoặc LOW (0). Có các chân
từ D0 đến D13. Một số chân có thể xuất xung PWM là ~D3, ~ D5, ~ D6, ~ D9, ~ D10, ~
D11.
TX and RX LED’s báo có luồng dữ liệu truyền (Transmit – TX) và nhận (Receive – RX)
của Arduino qua cổng nối tiếp (Serial) với các thiết bị khác.
AREF (Analog Reference) pin là chân cấp điện áp tham chiếu từ bên ngoài cho Arduino.
Reset button để reset lại board mạch Arduino.
USB cho phép kết nối với máy tính, thường dùng nạp mã code từ máy tính sang board
mạch Arduino.
Crystal Oscillator là thạch anh, có tần số 16MHz.
Voltage Regulator là mạch ổn áp chuyển đổi nguồn vào thành 5V cấp cho Arduino.
GND là chân ground, có hiệu điện thế 0V.
Vin là nguồn đầu vào của board mạch Arduino.
Analog Pins là các chân xử lý tín hiệu Analog khi kết nối với các thiết bị khác. Có các
chân được đánh số từ A0 đến A5.

Power Button kết nối với nguồn cấp cho Arduino.
3.2.2.2 Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3


Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (3.3V)
Bộ nhớ Flash

ATmega328 kiến trúc RISC với 8 bit
5V DC
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 chân (6 chân có thể xuất xung PWM)
6 chân
20 mA
50 mA
32 KB tích hợp trong ATmega328 với

SRAM
EEPROM

0.5KB dùng cho bootloader
2 KB tích hợp trong ATmega328
1 KB tích hợp trong ATmega328

3.2.2.3 Cấu tạo
Một board Arduino đời đầu gồm một cổng giao tiếp RS-232 (góc phía trên trái) và một
chip Atmel Atmega8 (màu đen, nằm góc phải- phía dưới); 14 chân I/O số nằm ở phía trên
và 6 chân analog đầu vào ở phía đáy.
3.2.2.4 Nguyên lý hoạt động
Arduino Uno R3 được sử dụng bằng cách gắn vào máy tính thơng qua một cáp USB. Sau
khi đã lắp đặt xong, chúng ta sẽ sử dụng pin hoặc bộ chuyển đổi AC-DC để cung cấp điện
cho mạch kit. Khi đấu nối thành cơng, mạch sẽ kích hoạt và bắt đầu.


.

3.3 Flame sensor
3.3.1 Flame sensor là gì?
Cảm biến phát hiện lửa (flame sensor) thường được sử dụng cho các ứng dụng phát hiện
lửa như: xe robot chữa cháy, cảm biến lửa,... Tầm phát hiện của cảm biến trong khoảng
80cm, góc quét là 60 độ, có thể phát hiện lửa tốt nhất là loại có bước sóng từ 760nm 1100nm.


Khả năng phát hiện lửa hoặc nguồn sáng có bước sóng tương tự.



Sử dụng cảm biến hồng ngoại YG1006 với tốc độ đáp ứng nhanh và độ nhạy cao.



Tích hợp IC LM393 để chuyển đổi ADC, tạo 2 ngõ ra cả số và tương tự, rất linh

động trong việc sử dụng.


Biến trở để tùy chỉnh độ nhạy cảm biến.



Có thể ứng dụng trong các hệ thống báo cháy, robot chữa cháy,…

Thông số kỹ thuật:


Điện áp hoạt động: 3.3 ~ 5.3 VDC



Dòng tiêu thụ: 15 mA



Bước sóng phát hiện được: 760 ~ 1100 nm



Góc quét: 0 - 60°



Khoảng cách phát hiện: < 1 m



Nhiệt độ hoạt động: -25℃ ~ 85℃



Kích thước: 3.0 cm x 1.5 cm x 0.5 cm

Sơ đồ chân:


VCC --> 3.3V ~ 5.3V



GND --> power supply ground



AOUT (AO) --> analog output




DOUT (DO) --> digital output

3.4 Khối động cơ Servo
Trong kỹ thuật điều khiển, Servo là gọi tắt của động cơ Servo. Nó là một thiết bị tự động
có cảm biến phản hồi để điều chỉnh hành động. Servo là một bộ phận của hệ thống điều
khiển, cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành. Với
cơng nghệ Driver Servo thì nó cịn được biết đến tương tự như Driver máy tính.
3.4.1 Phân loại động cơ servo
Động cơ servo cũng được chia làm nhiều loại, phụ thuộc vào góc quay tối đa của chúng.
2 loại phổ biến được sử dụng là:
Động cơ servo quay 180°: Futaba S3003, MG90[S] ...
Động cơ servo quay 360°: MG995, MG996R ...
3.4.2 Động cơ Servo SG90
3.4.2.1 Tính năng


Động cơ servo SG90 có kích thước nhỏ, là loại được sử dụng nhiều nhất để làm các mơ
hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng.
Động cơ servo SG90 180 độ có tốc độ phản ứng nhanh, các bánh răng được làm bằng
nhựa nên cần lưu ý khi nâng tải nặng vì có thể làm hư bánh răng, động cơ RC Servo 9G
có tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ dàng điều khiển góc
quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM.

Hình 3.4.2.1
3.4.2.2 Thơng số kỹ thuật
- Tên: Servo MSG90
- Điện áp hoạt động: 4.8V ~ 6V DC
- Tốc độ quay: 0.12 giây/60° (4.8V) , 0.1 giây/60° (6V)
- Mômen xoắn: 1.8kg/cm (4.8V) , 2.5kg/cm (6V)
- Góc quay: 180°
- Bánh răng: nhựa
- Kích thước: 22.5 * 11.8 * 30 mm

- Chiều dài dây điện: 175mm
- Trọng lượng: 9g


- Nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 55°C
+ Dây cam: Xung
+ Dây đỏ: Vcc (4.8V ~ 6V)
+ Dây đen: GND / 0V.

CHƯƠNG 4 : SƠ ĐỒ MẠCH VÀ CODE CỬA TỰ ĐỘNG
4.1 Mạch cửa tự động


Hình 4.1 Mạch cửa tự động sử dụng arduino
4.2 Code lập trình mạch cửa tự động bằng phần mềm Arduino
#include<LiquidCrystal.h>
#include<Servo.h>
#define FlamePin 2
#define buzzer 3
int trigPin = 13;
int echoPin = 10;
Servo myservo ;


void CuaTuDong_function()
{
long duration,distance;
digitalWrite(trigPin,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin,HIGH);

delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin,LOW);
duration = pulseIn(echoPin,HIGH);
distance = (duration/2)/29.412;

if(distance >= 20)
{
myservo.write(120);
delay(1000);
}
else
{
myservo.write(0);
}
Serial.print("distance");
Serial.println(distance);
delay(100);
}
void Flame_function()
{
int Flame = digitalRead(FlamePin);


if(Flame==HIGH)
{
digitalWrite(buzzer, HIGH);

}
else
{

digitalWrite(buzzer, LOW);
}}
void setup() {
pinMode(FlamePin, INPUT_PULLUP);
pinMode(buzzer, OUTPUT);
pinMode(trigPin,OUTPUT);
pinMode(echoPin,INPUT);
myservo.attach(9);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Flame_function();
CuaTuDong_function();
}

4.3 Tài liệu tham khảo
[1] Arduino là gì ?


( />[2] Cảm biến báo cháy là gì ?
( />[3] Thầy Lê Quang Đức , giáo trình Cảm biến và xử lí hiệu đo, DDH Cơng nghệ , TP.HCM,2021
[4] Hồng Đức Qn , (a/p/thiet-ke-mach-dktd)


CHƯƠNG 5 : TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết luận


-Do đây là một đề tài mới , nên trong q trình tìm hiểu nhóm em đã gặp một số khó

khăn nhất định . Tổng quan về mơ hình báo cháy và cửa tự động . Đồng thời nhóm
em cũng biết được tình hình sử dụng , xu hướng phát triển của đề tài .
-Tìm hiểu được cơ sở , ý nghĩa của việc tự động nhưng thứ cần thiết trong cuộc
sống xung quanh
-Hiểu được nguyên lí làm việc của các module trong mơ hình và cách ghép nối
chúng như thế nào
5.2 Tổng quan về mạch
Tổng quan về cửa tự động
Ưu điểm của cửa tự động
-Được tăng cường chức năng bảo vệ an tồn khỏi tình trạng bị kẹp cửa .
-Có chức năng cho phép cửa tự động hoạt động ở tốc độ đóng mở cao
-Cửa tự động đem lại cảm giác thoải mái cho người sử dụng , loại bỏ hồn tồn cảm
giác khó chịu khi sử dụng cửa thường .
-Tiết kiệm thời gian .
Ứng dụng của cửa tự động
-Ở những nơi cơng cộng thì cửa tự động ln là ưu tiên hàng đầu vì tính linh hoạt và
cho lưu thơng qua cửa nhanh chóng , dễ dàng cũng như tránh một số va chạm khơng
đáng có
-Nếu dùng cửa bình thường thì phải ln đảm bảo đóng trước khi khơng có người
qua lại gây tránh lãng phí . Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì
ý thức của mỗi người là khơng như nhau
Tổng quan bộ phận báo cháy
Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống gồm tập hợp các thiết bị có nhiệm vụ phát
hiện và báo động khi có cháy xảy ra. Việc phát ra các tín hiệu cháy có thể được thực
hiện tự động bởi các đầu dị (khói, nhiệt, lửa,…)
Ưu điểm của bộ phận báo cháy


-Cung cấp một phương tiện để phát hiện đám cháy đang bùng phát theo phương
pháp thủ công hoặc tự động.

– Cảnh báo cho con người trong tịa nhà biết có cháy và thông tin sơ tán.
5.3 Hướng phát triển của đề tài
Hiện tại đề tài nhóm em chỉ dừng lại với mạch báo cháy và cửa tự động . Việc làm
được đề tài này vẫn còn nhiều hạn chế nhất định vì Arduino cịn có thể làm được
nhiều thứ hơn như thế . Nhất là với một đất nước đang phát triển khoa học công
nghệ như nước ta . Qua đề tài này nhóm em mong muốn sử dụng kiến thức học
được trong thời gian sinh viên để thực hiện và tiếp cận nhiều xung hướng của thế
giới .