HỆ THỐNG điện THÔNG MINH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG MINH TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nguồn năng lượng ngày càng cạn kiệt, tạo ra mối lo chung cho con
người khi sống trong xã hội càng phát triển
Xã hội ngày càng phát triển, các phát minh, sáng tạo sẽ th ể hi ện s ự văn
minh của con người trong một xã hội hiện đại
Thực trạng sử dụng năng lương điện hiện nay còn gây lãng phí quá
nhiều, tốn kém về kinh tế, ảnh hưởng đến nguồn năng lượng chung c ủa qu ốc
gia. Nhất là sự lãng phí năng lượng ở các cơ quan, công sở, các công trình mang
tính công cộng. Đâu đó chúng ta vẫn bắt gặp trường h ợp điện vẫn sáng ở
trong nhà vệ sinh nhưng không có người ở trong đó; điện hành lang v ẫn r ực
sáng nhưng không có bóng dáng người hay là ra kh ỏi phòng khóa c ửa r ồi
nhưng điện trong phòng vẫn đỏ cả ngày … Chính s ự vô tình hay lãng trí đó d ẫn
tới lãng phí nguồn năng lượng vô cùng lớn, làm ảnh h ưởng đến s ự phát tri ển
kinh tế, xã hội của nhà nước và tùng hộ gia đình, m ỗi cá nhân
Nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong xã hội ngày càng phát tri ển,
củng như giải quyết những mối quan tâm lo lắng đã nêu trên, tôi có ý t ưởng
xây dựng hệ thống điện thông minh giúp tiết kiệm năng lượng
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Chuẩn bị
- Một cảm biến chuyển động HC-SR501 (giá khoảng 30.000 đồng)

Trái tim của cảm biến chuyển động này này là cảm biến PIR . PIR là bộ
cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia h ồng ngo ại. Tia h ồng ngo ại
(IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật th ể nóng. VD nh ư c ơ th ể chúng ta
1


thường là có nhiệt độ 37 độ C, từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt,
hay còn gọi là các tia hồng ngoại. Người ta dùng m ột t ế bào đi ện đ ể chuy ển
đổi tia nhiệt này thành dạng tín hiệu điện. Từ đó có th ể chế tạo ra đ ược c ảm

biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động.

Đây là 3 chân kết nối của cảm biến chuyển động này. Theo th ứ tự t ừ trái
qua phải là: Chân VCC, Chân OUT, Chân GND. Chân OUT là chân xuất tín hiệu ra,
còn chân VCC và GND là hai chân cấp nguồn cho cảm biến hoạt đ ộng.
- Một module Relay 5v (Giá khoảng 25.000 đồng)
- Dây nối 7 màu đực-cái (Giá khoảng 7000 đồng)

2


Module Relay sẽ có 6 chân, DC+ DC- là 2 chân cấp nguồn điện cho relay
hoạt động, IN là chân tín hiệu vào.

COM và NC, NO là các chân để chúng ta sử dụng đóng ngắt các thi ết bị
điện. COM là chân ở giữa. NC là viết tắt của Normal Close nghĩa là th ường
đóng. NO là Normal Open nghĩa là thường mở.
3


2. Quy trình thực hiện
- Kết nối cảm biến chuyển động với module relay 5v.
+ Nối dây OUT của cảm biến chuyển động vào dây IN của Relay 5v
+ Tiếp theo các bạn nối chân VCC (chân Dương) của cảm bi ến chuy ển
động vào chân D+ của Relay 5v
+ Và nối chân còn lại trên cảm biến chuyển động là chân GND vào chân
D- trên module Relay 5v

- Giờ chúng ta phải nối thêm 2 dây vào chân D+ và D- c ủa Relay 5V
để cấp nguồn cho Relay và cảm biến chuyển động hoạt động.

4


- Nối đèn cần bật tắt tự động vào relay 5v.

3. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là dùng để phát hiện thân nhi ệt có
sự chuyển động sẽ kích hoạt công tắc tự động dùng đ ể m ở thi ết b ị và sẽ t ự
động tắt khi không phát hiện ra sự di chuyển n ữa
Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra
tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngo ại, nó đ ược cho
tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra đi ện áp đ ược
khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, t ừ 2 c ảm
biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đ ại đ ể có
biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết b ị đi ều khi ển
hay báo động.
Khi có một con người đi ngang, từ thân con người sẽ luôn phát ra tia
nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm
biến hồng ngoại, vậy khi con người đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ
thấy xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch x ử lý đ ể t ạo
tác dụng điều khiển hay báo động.
5


Sự xuất hiện của tín hiệu này cho nhận biết là đã có m ột ngu ồn nhi ệt di
động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khi ển. Tín hi ệu này có
thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ vào nhà.
III. KẾT LUẬN
- Các sáng tạo, ứng dụng trên cơ sở cảm biến hồng ngoại thì hiện nay đã xuất

hiện nhiều nhưng chưa thực sự được ứng dụng rộng rải, chưa thực sự đi sâu vào đời
sống người dân, đặc biệt là ở các vùng nông dân. Nguyên nhân cơ bản là giá thành
còn cao. Với sản phẩm nêu trên thì giá thành rất rẽ (Chưa đến 100 ngàn đồng để tạo
ra bộ sản phẩm) nên mọi người đều có thể dùng sản phẩm được
Hệ thống được cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng
Với giá thành rẽ, lắp đặt dễ dàng và có tính ứng dụng cao, chúng ta có thể lắp
tại các nhà vệ sinh, hành lang, cầu thang hay bắt cứ đâu nhằm tiết kiệm điện năng
và gia đình, cá nhân nào củng có thể sử dụng được, điều mà lâu nay chúng ta cứ
nghĩ xa vời, ảo tưởng hay chỉ xuất hiện ở nhưng trung tâm lớn, những ngôi nhà sang
trọng thì nay nó đã trở nên dễ dàng, đơn giản
- Các đóng ghóp của đề tài
+ Giúp tiết kiệm năng lượng một cách thông dụng, rộng rãi và thuận lợi
+ Giá thành rẽ
+ Dễ dàng lắp đặt và sử dụng
- Hướng phát triển của đề tài
Đặt vấn đề với các nhà sản xuất các thiết bị điện như bóng đèn, quạt điện …
để ứng dụng cảm biến này vào trong sản phẩm để sản xuất và đưa ra thị trường tiêu
thụ
Trên cơ sở, nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại chúng ta có thể
đưa vào ứng dụng rộng rãi hơn nữa trong các thiết bị sử dụng điện năng để giúp tiết
kiệm điện như thắp sáng, cảm biến bật tắt của quạt…
Phát triển các hệ thống cảm biến khác giúp tiết kiệm điện năng như: Cảm
biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng…
Thị xã Kỳ Anh, ngày 26 tháng 12 năm 2017

6


7