thiết kế hệ thống quản lý nhà trọ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.53 MB, 79 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT </b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP</b>

<b> NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH </b>

<b>GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGỌC SƠN SVTH: NGUYỄN KHÔI NGUYÊN CAO ĐĂNG KHÔI </b>

<b> THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ TRỌ </b>

<b>Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2024 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ </b>

<b> GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGỌC SƠN </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ </b>

<b> GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGỌC SƠN </b>

TP. HỒ CHÍ MINH – 01/20

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<i> TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2024 </i>

1. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống quản lí nhà trọ 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

 Tìm hiểu mơ hình nhà trọ ở thời điểm hiện tại.

 Tìm hiểu các thiết bị, cảm biến cần sử dụng phù hợp với đề tài.

 Đưa ra các phương án, thiết kế phù hợp cho đề tài.

 Xây dựng mơ hình và sắp xếp các thiết bị. 3. Sản phẩm:

Mơ hình hệ thống quản lí nhà trọ

<small>CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM </small>

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ----***----

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM </b>

<i>Tp. HCM, ngày 20 tháng 1 năm 2024 </i>

<b>BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CNKT MÁY TÍNH </b>

1. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống quản lý nhà trọ

2. Tên sinh viên: Cao Đăng Khôi MSSV: 19119008

Tên sinh viên: Nguyễn Khôi Nguyên MSSV: 19119118 3. GVHD: PGS.TS Trương Ngọc Sơn

4. Hội đồng bảo vệ HĐ 2, phòng E1-509 ngày 22 tháng 1 năm 2024

5. Giải trình chỉnh sửa báo cáo đồ án tốt nghiệp:

Danh mục các từ viết tắt cần được sắp xếp theo thứ tự Alphabet

Nhóm thực hiện đề tài đã chỉnh sửa

Phần 1.2 Mục tiêu đề tài cần định lượng cụ thể các thông số cho hệ thống (quản lý thông tin gì, cảm biến thub thập gì, điều khiển bao nhiêu thiết bị)

Nhóm thực hiện đề tài đã điều chỉnh lại như nội dung góp ý

3 Đánh số hình ảnh tương thích với số thứ tự chương

Nhóm thực hiện đề tài đã đánh số lại như như nội dung góp ý 4 Cần trích dẫn hình ảnh Nhóm thực hiện đã thêm vào

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

chương 2 từ nguồn tài liệu tham khảo

phần tài liệu tham khảo hình ảnh

Chỉnh sửa phần thiết kế chương 3: Khối xử lý trung tâm và khối nguồn sau cùng

Nhóm thực hiện đã chỉnh sửa theo yêu cầu

<b>Xác nhận của trưởng ngành </b>

<i> (Ký họ và tên) </i>

<b>Xác nhận của GVHD </b>

<i>(Ký họ và tên) </i>

<b>Nhóm thực hiện báo cáo </b>

<i>(Ký họ và tên) </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<i> TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2024 </i>

<b>PHIẾU NHẬN X T CỦA GIÁO VIÊN PHẢN IỆN Họ v tên Sinh viên: Nguyễn Khôi Nguyên </b> MSSV: 19119118

Cao Đăng Khôi MSSV: 19119008

<b>Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính </b>

<b>Tên ề t i: Thiết kế hệ thống quản lí nhà trọ </b>

1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện:

... ...

2. Ƣu điểm:

... ... ...

3. Khuyết điểm:

... ... ...

4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

... 5. Đánh giá loại:

... 6. Điểm: …………. (Bằng chữ: )

...

<b> GIẢNG VIÊN PHẢN IỆN</b>

<small>CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM </small>

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ----***----

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Lời đầu tiên nhóm thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Trương Ngọc Sơn - người đã hướng dẫn và hỗ trợ chúng em suốt quá trình thực hiện Đồ án Tốt nghiệp này.

Thầy đã chia sẻ kiến thức, hiểu biết và kinh nghiệm quý giá của mình, giúp nhóm thực hiện đề tài hiểu rõ hơn về lĩnh vực mà nhóm thực hiện đề tài đang nghiên cứu. Sự tận tâm và nhiệt huyết của thầy là nguồn động lực giúp nhóm thực hiện đề tài vượt qua những thách thức khó khăn trong Đồ án kì này. Những ý kiến và sự góp ý của thầy đã giúp nhóm thực hiện đề tài hoàn thiện nội dung và phương pháp nghiên cứu, đồng thời nâng cao chất lượng của đề tài.

Trong quá trình tìm hiểu nghiên cứu và thực hiện đề tài thì nhóm thực hiện

đề tài sẽ khơng thể tránh khỏi những sai lầm. Rất mong nhận được sự đóng góp từ Thầy để được hồn thiện đề tài tốt hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Đồ án tốt nghiệp mang tên "Thiết kế hệ thống quản lý nhà trọ" là quá trình nghiên cứu và thực hành của nhóm thực hiện đề tài dưới sự chỉ dẫn của thầy Trương Ngọc Sơn.

Mọi thông tin, dữ liệu và tài liệu mà nhóm thực hiện đề tài tham khảo được trích dẫn trong đồ án này đều được ghi rõ nguồn gốc và tác giả theo quy tắc của trường.

Nhóm hiểu rằng bất kỳ hành vi gian lận nào trong quá trình thực hiện đồ án sẽ bị xử lý theo quy định của trường.

Đại diện nhóm thực hiện đồ án tốt nghiệp (ký và ghi rõ họ tên)

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Những năm qua, với sự phát triển nhanh của cơng nghệ nói chung, việc ứng dụng Internet of Things (IoT) vào quản lý nhà trọ đang trở thành xu hướng quan trọng. Đồng thời, việc sử dụng ứng dụng web để quản lý thông tin liên quan đến nhà trọ cũng giúp tối ưu hóa q trình quản lý và cung cấp tiện ích cho cả chủ nhà và người thuê trọ.

Mục tiêu của đồ án là phát triển một hệ thống quản lý nhà trọ tích hợp giữa ứng dụng web và IoT. Hệ thống sẽ cung cấp khả năng theo dõi và điều khiển các thiết bị trong nhà trọ thông qua internet, đồng thời hỗ trợ quản lý thông tin liên quan đến người th trọ, hóa đơn thanh tốn, và bảo trì….Nội dung thực hiện sẽ xây dựng giao diện người dùng trực tuyến để quản lý thông tin và thực hiện các chức năng quản lý, xử dụng giao thức IoT để kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà trọ như đèn, cảm biến nhiệt độ, khí ga, lửa.

Qua đồ án tốt nghiệp, nhóm đã hồn thiện thành cơng hệ thống giám sát và quản lý nhà trọ tích hợp web và IoT. Đạt được khả năng theo dõi và điều khiển các thiết bị từ xa. Giao diện người dùng thân thiện, dễ sử dụng. Tăng cường hiệu quả quản lý và thuận lợi cho cả chủ trọ và người thuê.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>ABSTRACT </b>

In recent years, with the robust development of information technology, the application of the Internet of Things (IoT) in the management of rental properties has become a significant trend. Simultaneously, utilizing web applications to manage information related to rental properties helps optimize the management process and provides convenience for both landlords and tenants. The objective of the project is to develop an integrated system for managing rental properties, combining web applications and IoT. The system will provide the capability to monitor and control devices within the rental property through the internet, while also supporting the management of information related to tenants, payment invoices, and maintenance. The project content will involve constructing an online user interface for information management and implementing management functions, leveraging IoT protocols to connect and control devices within the rental property such as lights, temperature sensors, gas, and fire sensors.

Through the graduation project, the team has successfully built a rental property management system integrating web and IoT. They have achieved the ability to remotely monitor and control devices, with a user-friendly and easily accessible interface. This enhances the efficiency of management and brings convenience to both landlords and tenants.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<small>1.4 PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU... 1 </small>

<small>1.5 ĐỐITƯỢNGVÀPHẠMVINGHIÊNCỨU ... 2 </small>

<small>1.6 BỐCỤCQUYỂNBÁOCÁO ... 2 </small>

<b><small>CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 3 </small></b>

2.3 G<small>IỚI THIỆU </small>C<small>ÁC </small>F<small>RAMEWORK FRONTEND VÀ BACKEND</small> ... 13

<b><small>CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÍ NHÀ TRỌ ... 16 </small></b>

<small>3.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ... 16 </small>

<small>3.3.3.6 Cảm biến lưu lượng nước YS-F201 [11] ... 27 </small>

<small>3.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ... 29 </small>

<small>3.4.1.1 Sơ đồ đặc tả của ứng dụng cho người dùng ... 29 </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<small>3.4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu ... 31 </small>

<small>3.4.3.1 Lưu đồ hoạt động của bộ xử lý trung tâm ... 37 </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Hình 2.1 Cấu tạo cảm biến MQ2 ... 4

Hình 2.2 Cấu tạo trong MQ2 ... 4

Hình 2.3 Phần tử cảm biến MQ2 ... 5

Hình 2.4 Nồng độ khí tối thiểu và tối đa để cảm biến có thể đo ... 6

Hình 2.5 Sơ đồ chân Module KY-026 ... 7

Hình 2.6 Hình phổ phát xạ điển hình của đám cháy ... 9

Hình 2.7 DHT11-vs-DHT22 và thơng số ... 10

Hình 2.8 Cấu tạo bên trong DHT22 khi tháo lớp vỏ nhựa ra ... 11

Hình 2.9 Cấu tạo miếng đo độ ẩm ... 11

Hình 2.10 Điện trở nhiệt NTC ... 11

Hình 2.11 Cảm biến dịng điện ACS712 ... 12

<b>Hình 2.12 Module ZMPT101B ... 13 </b>

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống quản lý nhà trọ ... 16

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây với module HLK-10m05 ... 17

Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý tồn mạch hệ thống quản lý nhà trọ ... 18

Hình 3.4 Mạch Nguyên lý Khối cảm biến ... 19

Hình 3.5 Mạch Nguyên lý Khối điều khiển và Led RGB ... 20

Hình 3.6 Mạch Nguyên Lý Khối Nguồn ... 20

Hình 3.7 Mạch Nguyên Lý Khối Vi Điều Khiển ... 21

Hình 3.8 Linh kiện MQ2 ... 22

Hình 3.9 Module KY-026 5 trong 1 ... 23

Hình 3.10 Module cảm biến dịng sử dụng ACS712 ... 24

Hình 3.11 Mạch Nguyên lý khi sử dụng ZMPT101B ... 25

Hình 3.12 Hình dạng sóng đầu vào và ra của ZMPT101B ... 26

Hình 3.13 Cảm biến điện áp ZMPT101B ... 27

Hình 3.13 Cấu tạo bên trong cảm biến YS-F201 ... 28

Hình 3.14 Module chuyển nguồn AC-DC ... 28

Hình 3.15 ESP32 Devkit V1... 29

Hình 3.16 Sơ đồ đặc tả của ứng dụng cho người dùng ... 30

Hình 3.17 Sơ đồ đặc tả của ứng dụng cho quản trị viên ... 31

Hình 3.18 Các bảng trong cơ sở dữ liệu ... 32

Hình 3.20 Lưu đồ hoạt động của bộ xử lý trung tâm ... 37

Hình 3.21 Lưu đồ giao tiếp giữa phần cứng và phần mềm ... 38

Hình 3.22 Lưu đồ đăng kí và đăng nhập ... 39

Hình 3.23 Lưu đồ cập nhật thơng tin người dùng ... 40

Hình 3.24 Lưu đồ tạo phịng và giao tiếp với phần cứng ... 41

Hình 3.25 Lưu đồ cài đặt giá trị giới hạn cho cảm biến ... 42

Hình 4.1 Màn hình đăng nhập ... 44

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình 4.2 Màn hình đăng kí ... 45

Hình 4.3 Màn hình chính sau khi đăng nhập ... 46

Hình 4.4 Tạo phịng mới dành cho quản trị viên ... 46

Hình 4.5 Trang quản lí người dùng ... 47

Hình 4.6 Thêm tài khoản khách thuê ... 47

Hình 4.7 Sửa tài khoản khách thuê ... 48

Hình 4.8 Trang theo dõi phịng trọ ... 48

Hình 4.9 Trang theo dõi mức độ tiêu thụ điện nước ... 49

Hình 4.10 Trang theo dõi dịng điện và điện áp ... 50

Hình 4.11 Thay đổi tên phịng, xóa phịng và reboot ... 51

Hình 4.12 Cài đặt thông số giới hạn cảm biến và cảnh báo ... 52

Hình 4.13 Mạch in PCB hồn chỉnh ... 53

Hình 4.14 Mạch hồn chỉnh sau khi đã hàn và liên kết các linh kiện ... 54

Hình 4.15 Phía dưới mạch gồm các linh kiện đã hàn với nhau ... 54

Hình 4.16 Giao diện tính năng kết nối thơng minh ... 55

Hình 4.17 Đo các thơng số so với thực tế... 56

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b> DANHMỤC ẢNG </b>

Bảng 2.1 Các loại cảm biến MQ... 7

<b>Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật module KY-026 ... 8 </b>

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật của ESP32 Devkit V1 ... 29

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của DHT11 và DHT22 ... 22

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của MQ2 ... 22

Bảng 3.4 Thông số kĩ thuật module KY-026 ... 23

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật ACS712 ... 24

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật của ZMPT101B ... 27

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>CÁCTỪVIẾTTẮT </b>

NTC Negative Temperature Coefficient

ReceiverTransmitter

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU </b>

- Phân tích yêu cầu: Xác định và phân tích rõ ràng về các yêu cầu chức năng và phi chức năng của hệ thống

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- Thiết Kế Hệ Thống: Phát triển mơ hình và thiết kế giao diện người dùng phù hợp với yêu cầu đã phân tích. Sử dụng các cơng cụ và ngơn ngữ lập trình phù hợp để triển khai thiết kế hệ thống.

- Phương Pháp Kết Nối IoT: Tìm hiểu và triển khai các giao thức IoT để kết nối và quản lý các thiết bị trong nhà trọ. Phát triển các phương tiện điều khiển từ xa thông qua web.

- Phương Pháp Thử Nghiệm Người Dùng: Tiến hành thử nghiệm người dùng để đánh giá hiệu suất và trải nghiệm người dùng của web. Nhờ những phản hồi từ người dùng để chỉnh sửa, cải thiện, hoàn thiện giao diện và tính năng của hệ thống.

- Phương Pháp Đánh Giá Hiệu Suất: Đánh giá hiệu suất của hệ thống để đảm bảo rằng nó có thể xử lý đồng thời nhiều người dùng và thiết bị IoT mà không giảm hiệu suất hay xảy ra lỗi.

<b>1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU </b>

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài sẽ dùng framework Reactjs và Spring Boot,…, nghiên cứu cách thức giao tiếp giữa backend và các thành phần phần cứng

<b>1.6 Ố CỤC QUYỂN ÁO CÁO </b>

Nội dung chính của đề tài được trình bày với 5 chương:

- Chương 1 GIỚI THIỆU: giới thiệu chung về đề tài, mục tiêu nghiên cứu, giới hạn đề tài, phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

- Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT: giới thiệu về tình hình nghiên cứu, hướng nghiên cứu, các dịch vụ đang được sử dụng.

- Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG: đưa ra mơ hình chung của tồn hệ thống, các khối của hệ thống, thiết kế từng khối và các thiết bị được sử dụng trong các khối. - Chương 4 KẾT QUẢ: trình bày kết quả thi cơng của mơ hình hệ thống.

- Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: rút ra các kết luận, điểm mạnh điểm yếu và hướng phát triển của mơ hình.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

ESP32-WROOM-32 tương thích với các giao thức truyền thông như SPI, UART, I2C, I2S và có thể kết nối với nhiều thiết bị ngoại vi bao gồm cảm biến, âm ly, và thẻ nhớ (SD card).

Khi ở chế độ tiết kiệm năng lượng, module chỉ tiêu thụ 5 µA điện năng, là lựa chọn thích hợp cho các ứng dụng chạy bằng pin như các thiết bị di động. Thêm vào đó, ESP32-WROOM-32 cịn hỗ trợ Cập nhật chương trình cơ sở từ xa (OTA) để người dùng luôn nhận được phiên bản cập nhật mới nhất của sản phẩm.

<b>2.1.2 Giới thiệu module chuyển nguồn AC-DC Hi Link-10m05 </b>

Module chuyển nguồn từ nguồn xoay chiều AC sang nguồn 1 chiều DC là một trong số các module chuyển nguồn nhỏ gọn , đạt các yêu cầu tiêu chuẩn về an tồn điện cũng như cơng suất hoạt động.

Mơ-đun cảm biến khí MQ2 rộng rãi được áp dụng trong việc phát hiện các khí gây cháy nổ trong mơi trường gia đình và cơng nghiệp. Thành phần chính của mơđun này là chất bán dẫn SnO2, chất này có khả năng dẫn điện kém trong khơng khí sạch, nhưng khi tiếp xúc với các vật liệu dễ cháy nổ, khả năng dẫn điện của nó tăng lên. Tính dẫn điện của SnO2 tăng theo nồng độ chất cháy, và sau đó được khuếch đại và biến đổi thành tín hiệu điện. MQ2 có thể nhận diện nhiều loại khí như i-butan, propan, metan, rượu, hydro, khói, và nhiều hơn nữa. Bởi vì cấu trúc đơn giản và chi phí thấp, mơ-đun này được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp và tiêu dùng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Khi tháo lưới bên ngồi, cảm biến trơng như hình bên dưới. Phần tử cảm biến và sáu chân kết nối vượt ra ngoài đế Bakelite tạo thành cấu trúc hình ngơi sao. Hai (H) trong số sáu dây dẫn có nhiệm vụ làm nóng bộ phận cảm biến và được liên kết với nhau bằng một cuộn dây Niken-Crom (một hợp kim dẫn điện nổi tiếng).

<b>Hình 2.2 Cấu tạo trong MQ2 [1] </b>

Bốn dây dẫn mang tín hiệu cịn lại (A và B) được kết nối bằng dây bạch kim. Các dây này được kết nối với phần thân của phần tử cảm biến và truyền tải những thay đổi nhỏ trong dòng điện chạy qua phần tử cảm biến.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>L m sao Module cảm biến MQ2 o khí Gas </b>

Mơ-đun cảm biến khí MQ2 chỉ phù hợp để đo xu hướng nồng độ khí chứ khơng phải nồng độ khí chính xác vì mối quan hệ giữa tỷ lệ thay đổi điện áp và nồng độ là phi tuyến tính. Muốn đo nồng độ chính xác thì phải mua cảm biến chính xác và tốn kém hơn rất nhiều.

Hình ảnh sau đây cho thấy nồng độ tối thiểu và tối đa của các loại khí khác nhau có thể được đo bằng cảm biến.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>Hình 2.4 Nồng ộ khí tối thiểu v tối a ể cảm biến có thể o [1] </b>

Theo đồ thị ta thấy nồng độ tối thiểu có thể kiểm tra được là 100ppm và tối đa là 10000ppm hay nói cách khác ta có thể lấy được nồng độ khí trong khoảng từ 0.01% đến 1%. Tuy nhiên, chúng ta không thể đưa ra công thức vì mối quan hệ giữa tỷ lệ và nồng độ

<b>là phi tuyến tính. </b>

Trước khi chọn cảm biến ta cần phải xác định các loại khí mà mình cần theo dõi dựa vào bảng tính năng các loại cảm biến bên dưới .

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>Hình 2.5 Sơ ồ chân Module KY-026 </b>

Module cảm biến lửa 5 chiều là module được ghép từ 5 module KY-026 , nên chúng em xin trình bày cấu tạo của 1 module cảm biến KY-026 .

Trước khi bắt đầu sử dụng mô-đun cảm biến ngọn lửa, chúng ta phải biết bản thân cảm biến và tồn bộ mơ-đun cùng với tất cả các thành phần điện tử khác đang hoạt động như thế nào. Do đó, nhóm bắt đầu tìm hiểu với bảng dữ liệu kỹ thuật của tồn bộ mơ-đun, sau đó là tìm hiểu về sơ đồ chân của mô-đun cảm biến ngọn lửa KY-026.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

0.76μm...1.1μm

<b> ảng 2.2 Thông số kĩ thuật module KY-026 </b>

Module cảm biến này KY-026 có điện áp hoạt động trong khoảng 3.3V đến 5V Diode hồng ngoại YG1006 tích hợp nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại trong khoảng 0,76μm đến 1,1μm. Khi lửa cháy, một lượng nhỏ ánh sáng hồng ngoại được phát ra. Ánh sáng này được nhận bởi đi-ốt quang (bộ thu hồng ngoại) trên mơ-đun cảm biến.

Góc phát hiện của phototransistor nằm trong khoảng từ 0 đến 60 độ. Do đó, đám cháy được phát hiện ở một góc lớn xung quanh cảm biến.

Phương pháp phát hiện ngọn lửa nào bạn sử dụng để báo cháy tùy thuộc vào điều kiện môi trường, nhưng cường độ tương đối của các photon trong dải sóng là một dấu hiệu tốt. Hình ảnh sau đây cho thấy phổ phát xạ điển hình của đám cháy hydrocacbon cùng với 3 dải sóng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Dựa vào các quang phổ này , các nhà sản xuất có thể chế tạo các cảm biến phát hiện 1 đám cháy dựa vào 3 cách sau:

Cảm biến lửa dựa vào tia cực tím UV: tia UV có bước sóng ngắn hơn 0,3μm và mắt người khơng nhìn thấy được. Để phát hiện đám cháy, máy dị tia cực tím nhận ra bức xạ UV phát ra ngay khi bắt lửa. Cảm biến có thời gian phản ứng rất nhanh với 3-4 mili giây nhưng do thời gian phản ứng nhanh nên bạn phải thêm độ trễ vài giây để giảm thiểu báo động sai. Báo động sai do các nguồn tia cực tím khác như ánh sáng và ánh sáng mặt trời gây ra.

Cảm biến lửa dựa vào tia hồng ngoại IR:Các tia hồng ngoại IR phát ra từ ngọn lửa có bước sóng cao hơn với 1,1μm trở lên và nằm trong dải sóng hồng ngoại .Các camera tầm nhiệt chữa cháy chuyên dụng (TIC) phát hiện đám cháy dựa trên các mẫu cụ thể do khí nóng tỏa ra. Từ phổ phát xạ đám cháy hydrocacbon, bạn thấy rằng tần số cộng hưởng của CO2 nằm trong khoảng 4,3μm – 4,4μm. Bước sóng này có cường độ rất cao do khí CO2 thốt ra trong đám cháy, do đó rất tốt để phát hiện đám cháy.Nhưng máy dị hồng ngoại cũng có thể có báo động sai do bề mặt nóng, bức xạ nhiệt ở nền, nước trên ống kính máy dị hoặc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<b>2.2.3 Cảm biến nhiệt ộ, ộ ẩm </b>

Dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm xung quanh hiện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thực tế như nhà thông minh, trang trại thông minh và nhà kho thông minh. Dữ liệu này là thông tin rất quan trọng đối với hệ thống trên. Chúng được hệ thống sử dụng để tính tốn và thực thi các thuật tốn, cảnh báo nguy hiểm, lưu trữ dữ liệu, v.v. Vì những lý do trên, module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được sử dụng rộng rãi để thu thập dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm từ môi trường.

<b>Thông số kĩ thuật DHT22 </b>

DHT22 là 1 cảm biến để đo nhiệt độ và độ ẩm rất phổ biến. Thông thường người ta phải đo các thông số này để điều khiển một số hệ thống nhất định. Ví dụ, để có thể tạo ra một hệ thống làm lạnh, chăm sóc cây trồng hoặc điều hịa khơng khí khởi động nếu nhiệt độ hoặc độ ẩm đạt đến một giá trị nhất định. Nhưng để điều đó có thể, bạn cần một cảm biến như DHT22.

DHT22 có độ tin cậy và độ ổn định cao do tín hiệu kỹ thuật số được hiệu chỉnh. Ngồi DHT22 ra cịn có 1 phiên bản DHT11 với giá thành thấp hơn nhưng phạm vi nhiệt độ, độ ẩm cũng hẹp hơn DHT 22

<b>Hình 2.7 DHT11-vs-DHT22 v thơng số </b>

Tiếp theo hay xem cách hoạt động thực sử của cảm biến này. Chúng bao gồm cảm biến nhiệt độ NTC (hoặc nhiệt điện trở), một linh kiện cảm biến độ ẩm và một IC ở phía sau của cảm biến.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<b>Hình 2.8 Cấu tạo bên trong DHT22 khi tháo lớp vỏ nhựa ra [3] </b>

Để đo độ ẩm, nó sử dụng thành phần cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm nằm giữa. Do đó, khi thay đổi độ ẩm, độ dẫn của chất nền thay đổi hoặc điện trở giữa các điện cực này thay đổi. Sự thay đổi điện trở này đƣợc đo và xử lý bởi IC khiến cho vi điều khiển có thể ln đọc đƣợc các giá trị.

<b>Hình 2.9 Cấu tạo miếng o ộ ẩm [3] </b>

Ngoài ra, để đo nhiệt độ, các cảm biến này sử dụng nhiệt điện trở hoặc cảm biến nhiệt độ NTC. Một nhiệt điện trở thực sự là một điện trở thay đổi điện trở của nó với sự thay đổi của nhiệt độ. Các cảm biến này đƣợc chế tạo bằng cách kết hợp các vật liệu bán dẫn nhƣ gốm hoặc polyme nhằm tạo ra sự biến đổi đáng kể trong điện trở chỉ với sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ. Thuật ngữ có tên là “NTC” ( Negative Temperature Coefficient ) có nghĩa là hệ số nhiệt độ âm, có nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

<b>Hình 2.10 Điện trở nhiệt NTC [3] </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

Cảm biến dòng điện, hay còn gọi là cảm biến dòng điện đo lường dòng điện, là một thiết bị được thiết kế để đo lường cường độ dòng điện trong mạch điện. Các loại cảm biến dịng điện khác nhau có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau, như kiểm sốt, giám sát, và bảo vệ mạch điện. Cảm biến dòng điện hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường từ tính tạo ra bởi dịng điện khi nó đi qua một dây dẫn. Dòng điện tạo ra một trường từ tính xung quanh dây dẫn đó, và cảm biến có thể sử dụng hiệu ứng này để đo lường cường độ dòng điện.

Cảm biến ACS712 (Hall Effect Current Sensor) dùng để đo dòng điện dựa trên hiệu ứng Hall để đo dịng điện AC/DC, cảm biến có kích thước nhỏ gọn, dễ kết nối, giá trị trả ra là điện áp Analog tuyến tính theo cường độ dòng điện cần đo nên rất dễ kết nối và lập trình với Vi điều khiển, thích hợp với các ứng dụng cần đo dong AC/DC với độ chính xác cao.

ACS712 có khả năng đo được cả dòng điện AC và DC

- Khi đo DC: phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều, khi dòng điện đi từ Ip+ đến Ip- Vout sẽ ra mức điện áp tương ứng 2.5~5VDC tương ứng dòng 0~Max, nếu mắc ngược Vout sẽ ra điện thế 2.5~0VDC tương ứng với 0~(-Max). Khi cấp nguồn 5VDC cho module khi chưa có dịng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp) thì Vout = 2.5VDC, khi dịng Ip( dòng của tải) bằng Max thì Vout=5DC, Vout sẽ tuyến tính với dịng Ip trong khoản 2.5~5VDC tương ứng với dịng 0~Max, để kiểm tra có thể dùng đồng hồ VOM thang đo DC để đo Vout.

- Khi đo dịng điện AC: do dịng điện AC khơng có chiều nên khơng cần quan tâm chiều, khi cấp nguồn 5DC cho module khi chưa có dịng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) thì Vout = 2.5VDC, khi có dịng xoay chiều Ip (dòng AC) do dòng xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm Sin, nên điện thế Vout sẽ có độ lớn tuyến tính với dịng điện AC từ 0~5VDC tương ứng với (-Max)~Max (dòng xoay chiều), để kiểm tra dùng đồng hồ VOM thang đo AC đo Vout.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Cảm biến áp (Voltage Sensor) là một loại cảm biến được thiết kế để đo độ lớn của điện áp trong một mạch điện. Cảm biến áp thường được sử dụng trong các ứng dụng điện tử và hệ thống tự động hóa để giám sát và điều khiển các thông số liên quan đến điện áp

ZMPT101B là một module cảm biến áp AC (điện áp xoay chiều) được sử dụng để đo độ lớn của điện áp AC trong các ứng dụng điện tử và IoT. Module này thường được sử dụng để đo điện áp trong một dải cụ thể và chuyển đổi nó thành tín hiệu analog hoặc số để sử dụng trong vi điều khiển và xử lý dữ liệu.

<b>Hình 2.12 Module ZMPT101B </b>

Cảm biến áp ZMPT101B hoạt động dựa trên nguyên tắc của biến dạng điện áp thông qua một biến trở điện áp chia. Điện áp đầu ra từ cảm biến này sẽ biến đổi theo điện áp đầu vào và được sử dụng để đo độ lớn của điện áp AC.

<b>2.3 GIỚI THIỆU CÁC FRAMEWORK FRONTEND VÀ BACKEND REACT-REDUX: </b>

React-Redux là một thư viện trong hệ sinh thái React được sử dụng để quản lý trạng thái (state) của ứng dụng React. Nó kết hợp giữa thư viện React và Redux, giúp quản lý trạng thái ứng dụng một cách hiệu quả và dễ dàng. Redux là một thư viện độc lập có thể được sử dụng với bất kỳ lớp giao diện người dùng (UI) hoặc framework nào, bao gồm React, Angular, Vue, Ember và thậm chí là JavaScript thuần (vanilla JS). Mặc dù Redux và React thường được sử dụng cùng nhau, chúng là độc lập với nhau. Nếu bạn đang sử dụng Redux với bất kỳ framework UI nào, bạn thường sẽ sử dụng một thư viện "UI binding" để kết nối Redux với framework UI của bạn, thay vì tương tác trực tiếp với store từ mã nguồn UI của bạn. React Redux là thư viện chính thức của Redux được thiết kế để kết nối Redux với React. Nếu bạn đang sử dụng cả Redux và React, bạn nên sử dụng React Redux để liên kết hai thư viện này [4].

<b>REACT-ROUTER-DOM: </b>

Là một thư viện JavaScript được sử dụng trong ứng dụng React để quản lý định tuyến (routing). Nó giúp bạn điều hướng giữa các thành phần của ứng dụng mà không cần phải làm tải lại trang hoặc làm cho trang web được tải lại đầy đủ..React Router cho phép "định tuyến phía máy khách" (client-side routing). Trong các trang web truyền

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

thống, trình duyệt yêu cầu một tài liệu từ máy chủ web, tải và đánh giá các tài nguyên CSS và JavaScript, và hiển thị HTML được gửi từ máy chủ. Khi người dùng nhấp vào một liên kết, quá trình này lại bắt đầu từ đầu để tải một trang mới. Định tuyến phía máy khách cho phép ứng dụng của bạn cập nhật URL từ việc nhấp vào liên kết mà không cần thực hiện yêu cầu khác để lấy một tài liệu khác từ máy chủ. Thay vào đó, ứng dụng của bạn có thể ngay lập tức hiển thị một giao diện người dùng mới và thực hiện các yêu cầu dữ liệu với fetch để cập nhật trang với thông tin mới. Điều này giúp tăng tốc trải nghiệm người dùng vì trình duyệt khơng cần phải yêu cầu một tài liệu hoàn toàn mới hoặc đánh giá lại tài nguyên CSS và JavaScript cho trang tiếp theo. Nó cũng tạo điều kiện cho các trải nghiệm người dùng động hơn với các tính năng như hoạt ảnh [5].

<b>REACT-ICON: </b>

Là một thư viện React cung cấp một bộ sưu tập các biểu tượng (icons) phổ biến và đa dạng. Thư viện này giúp bạn dễ dàng tích hợp các biểu tượng vào ứng dụng React của mình mà khơng cần phải vẽ hoặc tìm kiếm từng biểu tượng một cách độc lập. Sử dụng dễ dàng bao gồm các biểu tượng phổ biến vào dự án React của bạn với react-icons, sử dụng cú pháp nhập ES6 giúp bạn chỉ bao gồm những biểu tượng mà dự án của bạn đang sử dụng [6].

<b>ANT DESIGN : </b>

Ant Design là một thư viện UI (User Interface) cho React, được thiết kế để giúp xây dựng giao diện người dùng hiện đại, đẹp mắt và dễ sử dụng. Được phát triển bởi đội ngũ Ant Design tại Alibaba, antd có sẵn nhiều thành phần UI đã được thiết kế trước (pre-designed components) giúp giảm bớt công việc thiết kế và phát triển [7].

<b>TAILWIND: </b>

Tailwind CSS là một framework CSS mà khơng có các ý tưởng trước designed components) giống như các framework truyền thống khác như Bootstrap hay Foundation. Thay vào đó, Tailwind cung cấp một tập hợp lớn các lớp CSS để bạn có thể áp dụng trực tiếp vào HTML để thiết kế giao diện người dùng. Tailwind CSS hoạt động bằng cách quét tất cả các tệp HTML, các thành phần JavaScript và bất kỳ các mẫu khác chứa tên lớp, sau đó tạo ra các kiểu tương ứng và ghi chúng vào một tệp CSS tĩnh. Nó nhanh chóng, linh hoạt và đáng tin cậy [8].

<b>(pre-AXIOS: </b>

Axios là một thư viện HTTP Client dựa trên Promise dành cho node.js và trình duyệt. Nó có tính đẳng hình (tức là cùng codebase có thể chạy trong cả trình duyệt và node.js). Ở phía server thì nó sử dụng native module http trong node.js, cịn ở phía client (trình duyệt) thì nó sử dụng XMLHttpRequest [9].

<b>FORMIK: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Formik là một thư viện quản lý trạng thái và xử lý form trong ứng dụng React. Nó giúp đơn giản hóa việc quản lý và xử lý các form phức tạp, cung cấp các tính năng như quản lý giá trị form, xác thực (validation), theo dõi sự thay đổi, và xử lý sự kiện submit[10].

<b>SPRING BOOT: </b>

Spring giúp việc lập trình Java nhanh hơn, dễ dàng hơn và an toàn hơn cho mọi người. Sự tập trung của Spring vào tốc độ, sự đơn giản và năng suất đã khiến nó trở thành framework Java phổ biến nhất thế giới [11].

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

CHƯƠNG 3

<b>THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÍ NHÀ TRỌ</b>

<b>3.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG </b>

Hệ thống được thiết kế với mục đích nhằm theo dõi điện áp qua đó bảo vệ, phịng tránh tình trạng q áp hoặc q dịng xảy ra trong phòng trọ , nhờ vào các dữ liệu này , hệ thống quản lý web cũng có khả năng tính tốn mức tiêu thụ điện và nước. Qua đó giúp người thuê trọ có thể theo dõi dễ dàng.

Hệ thống cũng có các cảm biến theo dõi việc rị rỉ khí gas, cũng như phát hiện lửa , qua đó nhận biết các dấu hiệu nhanh chóng, thơng báo đến người dùng.

<b>3.2 ĐẶC TẢ HỆ THỒNG 3.2.1 Sơ ồ khối hệ thống </b>

Để tiện cho việc thiết kế mạch , nhóm em đã chia phần cứng làm 4 khối , qua đó dễ dàng thiết kế , thi cơng và lập trình .

<b>Hình 3.1 Sơ ồ khối của hệ thống quản lý nh trọ </b>

Hệ thống sẽ gồm 4 khối chính :

 Khối nguồn : sẽ gồm thành phần chính là module chuyển nguồn AC-DC 10m05. Mạch sẽ tích hợp cầu chì bảo vệ quá áp , quá dòng điện xoay chiều , tụ chống sét 10D561 , tụ bù điện chống nhiễu .

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

HLK-17

<b>Hình 3.2 Sơ ồ nối dây với module HLK-10m05 </b>

 Khối vi điều khiển : sử dụng ESP32 vì giá thành và chức năng phù hợp với yêu cầu đề tài , ESP32 tích hợp WIFI và bluetooth bên trong, phù hợp cho các chức năng liên quan đến IOT.Đồng thời nhóm cũng quyết định sử dụng led RGB hiển thị các trạng thái của thíêt bị thay cho màn hình LCD truyền thống , nhằm giảm giá thành sản phẩm , vì người dùng có thể dùng web hoặc app để xem thơng tin cảm biến , thiết bị cũng có thể được lắp đặt trên tường cao , nên việc xem thông số qua LCD cũng hạn chế .

 Khối cảm biến :

+ Cảm biến khí Gas MQ2 + Cảm biến lửa 5 kênh KY-026 + Cảm biến nhiệt độ + độ ẩm DHT 22

+ Cảm biến dòng điện HALL để đo dòng điện ACS712 + Cảm biến điện áp ZMPT101B

+ Cảm biến lưu lượng nước YS-F201

 Khối điều khiển ngõ ra: dựa vào các dữ liệu của cảm biến để quyết định đóng ngắt điện tổng của tồn phịng , ngồi ra có thể mở rộng thêm 2-3 kênh phụ cho các mấy bơm nước hoặc quạt

<b>3.2.2 Sơ ồ nguyên lý </b>

Sau khi đã xác định được các khối , nhóm đã tiến hành thiết kế mạch điện , tiến hành vẽ mạch sơ đồ nguyên lý

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<b>Hình 3.3 Sơ ồ nguyên lý to n mạch hệ thống quản lý nh trọ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>Hình 3.4 Mạch Nguyên lý Khối cảm biến </b>

Vì đặc tính của 1 số loại cảm biến như khí GAS và cảm biến lửa cần hướng ra ngồi mơi trường, đồng thời với việc sử dụng module nhằm dễ dàng thay thế khi các cảm biến bị hư hỏng , nên nhóm em đã thiết kế khối cảm biến gồm nhiều chân cắm kết nối với các module cảm biến thông qua dây .

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>Hình 3.5 Mạch Nguyên lý Khối iều khiển v Led RG </b>

Khối điều khiển với thành phần chính là relay SLA-5VDC-SL-A , đây là relay chịu đƣợc dòng tải và điện áp lớn (250v – 30A), có khả năng kích dẫn chỉ với 5V trên cuộn dây, nên rất phù hợp để sử dụng trong đề tài này . Relay cũng đƣợc thiết kế cách ly quang với opto pc817 nên tránh điện hiện tƣợng hồ quang điện phóng ra là cháy mạch .

<b>Hình 3.6 Mạch Nguyên Lý Khối Nguồn </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

<b>Hình 3.7 Mạch Nguyên Lý Khối Vi Điều Khiển </b>

Vì trên thị trường có bán 2 loại kit phát triển ESP32 phổ biến , 1 loại có 30 chân m, 1 loại có 36 chân nên nhóm đã thiết kễ hỗ trợ cả 2 loại chân cắm này .

<b>3.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG </b>

Sau khi đã thiết kế xong mạch nguyên lý nhóm đã tiến hành layout mạch thành mạch in PCB 2 lớp . Dây chịu tải cũng đã được thiết kế với bề rộng lớn để chịu dòng tải lớn ( từ 20 -25A) do thiết bị sẽ điều khiển hệ thống điện trong phòng .

<b>3.3.1.1 Cảm biến nhiệt ộ, ộ ẩm (DHT 22) </b>

Nhóm đã chọn cảm biến DHT22 cho dự án này vì nó có khả năng đo được cả nhiệt độ và độ ẩm. Phạm vi đo được của cảm biến từ 20% đến 95% độ ẩm, với độ chính xác ±5%, và độ chính xác của nhiệt độ là ±2%, có thể đáp ứng được yêu cầu thực tế. Sự phổ biến của cảm biến DHT22 trên thị trường giúp việc lấy dữ liệu trở nên dễ dàng hơn. Bộ xử lý tín hiệu được tích hợp trong cảm biến giúp thu được dữ liệu chính xác mà khơng cần qua q trình tính tốn phức tạp.

</div>