Điều khiển ngôi nhà thông minh qua mạng internet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
TPHCM
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề Tài

ĐIỀU KHIỂN NGÔI NHÀ THÔNG MINH QUA
MẠNG INTERNET

GVHD: ThS. HÀ CHÍ KIÊN
SVTH: PHẠM HỒNG ĐỨC
MSSV: 15074091
Lớp:

DHDKTD11B

TP. HCM, NĂM 2019


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI....................................................................5
1.1 Đặt vấn đề ...............................................................................................................5
1.2. Khái niệm về nhà thơng minh. ...............................................................................5
1.2.1 Nhà thơng minh là gì ? ........................................................................................5
1.2.2 Các mơ hình nhà thơng minh đang được áp dụng hiện nay. ................................7
1.2.3 Các yếu tố cơ bản của nhà thông minh. ...............................................................9

1.2.4 Cơ cấu của nhà thông minh. ................................................................................9

CHƯƠNG 2. KIẾN THỨC CƠ SỞ .....................................................................11
2.1 Phương án giải quyết. ...........................................................................................11
2.2 Đối tượng nghiên cứu. ..........................................................................................12
2.3 Nhiệm vụ và phạm vi của đề tài: ..........................................................................12
2.3.1 Nhiệm vụ. ..........................................................................................................12
2.3.2 Phạm vi. .............................................................................................................12

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH ........................................................................................................14
3.1 Thiết kế .................................................................................................................14
3.1.1 Yêu cầu thiết kế .................................................................................................14
3.1.2 Lựa chọn thiết bị. ...............................................................................................14

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG
MINH QUA MẠNG INTER .........................................................................29
4.1 Mạng internet(Ethernet). ......................................................................................29
4.2 Địa chỉ IP...............................................................................................................30
4.3 Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển qua internet..........................................31
4.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống các thiết bị trong ngôi nhà.............................32
4.5 Chương trình điều khiển........................................................................................33
4.5.1 Chương trình điều khiển cho Arduino Mega2650 . ..........................................33
4.5.2 Chương trình điều khiển cho Module wifi NodeMcu ESP8266 thứ nhất .........44
4.5.3 Chương trình điều khiển cho Module wifi NodeMcu ESP8266 thứ hai qua
Trợ lí ảo Google Assistant. ..........................................................................................48
1


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .......................................................52
5.1 Mơ hình thực tế. ....................................................................................................52
5.2 Giao diện giám sát và điều khiển. .........................................................................56

KẾT LUẬN................................................................................................................59

2


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Mục lục hình ảnh
Hình 1.1. Mơ hình tổng qt nhà thơng minh................................................................6
Hình 1.2: Mơ hình Smart home của cơng ty Compro Technology................................7
Hình 1.3: Mơ hình Smart home của cơng ty IEI Integration. ........................................7
Hình 1.4: Mơ hình Smart home Eco-Future-World. ......................................................8
Hình 1.5: Mơ hình Smart home của BKAV. .................................................................8
Hình 1.6: Mơ hình Smart home của Lumi. ....................................................................9
Hình 2.1 Xu hướng phát triển của smarthome. ............................................................11
Hình 3.1 Arduino Mega2650. ......................................................................................15
Hình 3.2 Sơ đồ chân Arduino Mega2560. ...................................................................17
Hình 3.3 NodeMcu ESP8266.......................................................................................18
Hình 3.4 Sơ đồ chân NodeMcu ESP8266....................................................................18
Hình 3.5 Module quét thẻ từ RFID RC522. ................................................................20
Hình 3.6 Module cảm biến quang trở .........................................................................20

Hình 3.7 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11. ..................................................21
Hình 3.8 Module cảm biến khí gas. .............................................................................22
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý cả cảm biến gas MQ2.........................................................22
Hình 3.10 Module cảm biến mưa. ...............................................................................23
Hình 3.11 Module cảm biến chuyển động. ..................................................................24
Hình 3.12 Sơ đồ chân cảm biến chuyển động HC-SR510 ...........................................24
Hình 3.13 Ngun lí hoạt động của cảm biến chuyển động. .......................................25
Hình 3.14 Module màn hình LCD. ..............................................................................26
Hình 3.15 Module relay 8 kênh....................................................................................27
Hình 3.16 Module LM2596.......................................................................................28
Hình 4.1: Mạng internet kết nối tồn cầu.....................................................................29
Hình 4.2: Sơ đồ khối hệ thống giám sát và điều khiển. ...............................................31
3


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 5.1 Mơ hình sản phẩm.........................................................................................52
Hình 5.2 Khóa cửa sử dụng Module RFID RC522......................................................53
Hình 5.3 Module CB ánh sáng và CB chuyển động ....................................................53
Hình 5.4 Phòng bếp và thiết bị báo động rò rỉ khí gas ................................................54
Hình 5.5 Phịng VS ......................................................................................................54
Hình 5.6 Thiết bị phơi – thu đồ....................................................................................55
Hình 5.7 Màn hình hiển thị nhiệt độ – độ ẩm...............................................................55
Hình 5.8 Hiển thị nhiệt độ - độ ẩm trên App MQTT Dash...........................................55
Hình 5.9 Giao diện giám sát và điều khiển trên App MQTT Dash .............................56
Hình 5.10 Giao diện giám sát và điều khiển trên webservice api.cloudmqtt.com ......57
Hình 5.11 Giao diện giám sát và điều khiển trên Trợ lí ảo Google Assistant..............58

4


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề.

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, sự phát triển

của Arduino được sự dụng ngày càng thông dụng hơn từ lúc mới xuất hiện vào năm
2015 tại Italia. Arduino đã mở ra hướng đi mới cho vi điều khiển. Arduino đã hỗ trợ
cho con người rất nhiều về việc nghiên cứu lập trình và thiết kế, nhất là đối với người
mới bắt đầu tìm tịi về vi điều khiển mà khơng có nhiều kiến thức về lập trình và điện
tử. Phần cứng của thiết bị được tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở
với ngơn ngữ lập trình C cùng thư viện phong phú nên Arduino rất phổ biến trên thế
giới tính tới thời điểm hiện tại.
Đặc biệt trong những thập niên gần đây cùng với sự phát triển của hệ thống thông
minh, ngành tự động hóa đã phát triển tạo ra hệ thống nhà thông minh phục vụ cho
nhu cầu ngày càng cao của con người trong đời sống. Tại Việt Nam hiện có rất nhiều
cơng ty chun về thiết kế, lắp đặt ngồi nhà hoặc hệ thống thơng minh trong đó phải
kể đến công ty BKAV đã và đang áp dụng dự án nhà thông minh điều khiển qua nền
tảng Android thông qua điện thoại trên rất nhiều dự án trên cả nước.
Hãy nghĩ về tất cả những gì lặp đi lặp lại bạn phải làm trong nhà mình: bật, tắt các
thiết bị trong nhà như đèn, quạt,…, bật tắt hệ thống báo động, an ninh,…Trong khi bây
giờ chỉ cần một chiếc điện thoại thì ta có thể làm mọi cơng việc nói trên, chình vì vậy,
tơi quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học: “Thiết kế nhà thông minh”. 1.2.

Khái niệm về nhà thông minh.
1.2.1 Nhà thông minh là gì
Nhà thơng minh ( tiếng Anh là “Smart Home”) hoặc hệ thống nhà thông minh là
một ngôi nhà/căn hộ được trang bị các hệ thống tự động thông minh cùng với các bố
trí hợp lý, các hệ thống này có khả năng tự điều phối các hoạt động trong ngôi nhà
theo thói quen sinh hoạt và nhu cầu cá nhân của gia chủ. Chúng ta cũng có thể hiểu
ngơi nhà thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó, tất cả các thiết bị điện tử
gia cơng điều được liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm và có thể phối hợp với
nhau để cùng thực hiện một chức năng. Các thiết bị này có thể tự đưa ra cách xử lý
tính huống được lập trình trước, hoặc là được điều khiển và giám sát từ xa nhằm mục
5


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

đích làm cuộc sống ngày càng tiện nghi, an tồn và góp phần sử dụng hợp lý các
nguồn tài ngun.
Nhà thơng minh được hình dung trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng từ nhiều
năm nhưng nó chỉ trở thành hiện thực kể từ thế kỷ 20 sau sự phát triển rộng rãi của
điện và tiến bộ nhanh chóng của cơng nghê thơng tin. Tuy nhiên, công nghệ nhà thông
minh là hiện thực và nó ngày càng trở nên tinh vi. Các tín hiệu được mã hóa được gửi
đi qua hệ thống dây dẫn, mạng không dây đến các bộ chuyển mạch, ổ điện được lập
trình sẵn để vận hành các đồ gia dụng và thiết bị điện tử ở trong ngôi nhà. Sự tự động
hóa của ngơi nhà đặc biệt có ích cho người lớn tuổi và người tàn tật, những người
muốn sống tự lập.

Hình 1.1. Mơ hình tổng qt nhà thơng minh.

6


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

1.2.2 Các mơ hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay.
*Các giải pháp nhà thơng minh trên thế giới

Hình 1.2: Mơ hình Smart home của cơng ty Compro Technology.

Hình 1.3: Mơ hình Smart home của công ty IEI Integration.
7


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.4: Mơ hình Smart home Eco-Future-World.

*Các giải pháp nhà thông minh ở Việt Nam

Hình 1.5: Mơ hình Smart home của BKAV.

8

SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.6: Mơ hình Smart home của Lumi.
1.2.3 Các yếu tố cơ bản của nhà thông minh.
Một số yếu tố cơ bản nhất của nhà thơng minh là một hệ thống kiểm sốt bao gồm:
- Hệ thống đèn chiếu trong nhà,
- Hệ thống kiểm soát bật tắt các thiết bị điện trong nhà như: quạt, máy lạnh,…
- Hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm trong nhà,
- Hệ thống an ninh, phòng ngừa trộm.
- Hệ thống cảnh báo an toàn.
1.2.4 Cơ cấu của nhà thông minh.
Căn nhà được trang bị hệ thống các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến
độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm biến báo cháy, biến vật cản…. đồng thời các thiết bị
như: bóng đèn, điều hịa, ti vi, tủ lạnh,….. cũng đều được kết nối tới mạng internet.
Người sử dụng chỉ cần có một thiết bị kết nối internet là có thể theo dõi dữ liệu từ các
cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà theo ý muốn của bản thân. Nhà thông
9


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

minh giúp chúng ta giám sát được mức tiêu thụ điện, nước…. Hệ thống giám sát an
ninh, báo cháy, báo rị rỉ khí gas sẽ tự động báo trạng thái của ngôi nhà qua mạng
internet. Một ngôi nhà thông minh giúp con người chúng ta đơn giảm hóa q trình
giám sát và điều khiển ngôi nhà.

10


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 2. KIẾN THỨC CƠ SỞ
2.1 Phương án giải quyết.
Có nhiều hướng thiết kế bộ xử lý trung tâm để điều khiển ngôi nhà như:
- Dùng PIC.
- Dùng IC rời.
- Dùng Arduino.
- Dùng PLC.

Hình 2.1 Xu hướng phát triển của smarthome.

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 công nghệ và điều kiện kinh tế hiện có.Vậy nên, ở đề tài này, em xin chọn và
thiết kế 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 1000cm x 800cm với các chức năng cơ bản như: cửa đóng/mở tự động, giám
11


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

sát và cảnh báo cháy, cảnh báo khí gas rị rỉ, cảnh báo xâm nhập trái phép, đèn và quạt
bật tự động……

2.2 Đối tượng nghiên cứu.
-Đề tài hướng đến một phương thức điều khiển tự động có sự kết hợp giữa các
lĩnh vực liên quan như: mạng Internet wifi, vi mạch điện tử,…Do đó đề tạo ra một sản
phẩm hồn thiện theo mục đích đặt ra của đề tài thì người thực hiện cần phải tập trung
nghiên cứu chủ yếu đến đối tượng:
-Vi mạch điện tử: là đối tượng giữ vai trò trung tâm trong việc liên kết và xử lý tín
hiệu từ các đối tượng khác. Trong đề tài này là một board mạch chính Arduino, board
này được được thiết kế và thi cơng từ các linh kiện có sẵn ngồi thị trường như: điện
trở, tụ điện, các IC số,…với sự điều khiển trung tâm là vi điều khiển.
- Mạng Internet wifi: đối tượng để kết nối mạng wifi với Arduino cũng là một vi
mạch điện tử. Giữ vai trò là đường truyền dẫn dữ liệu từ trung tâm với các thiết bị,
cảm biến…

2.3 Nhiệm vụ và phạm vi của đề tài:
2.3.1 Nhiệm vụ.
- Hệ thống an ninh: bao gồm cảm biến chuyển động cảnh báo trộm qua còi báo. Cảm
biến được đặt ở phịng ngủ, phịng khách.
- Hệ thống an tồn: bao gồm cảm biến mưa báo mưa, cảm biến khí gas báo khi khí gas
vượt ngưỡng rồi báo qua ứng dụng, màn hình hiển thị nhiệt độ, độ ẩm và cũng hiển thị
trên giao diện ứng dụng.
- Hệ thống điều khiển qua wifi : bao gồm đều khiển bật, tắt đèn.
2.3.2 Phạm vi.
- Phạm vi thiết kế của mơ hình bao gồm ngồi nhà có một phịng khách, một phịng
ngủ, một phòng bếp, một phòng vệ sinh.
- Thực hiện đề tài giải quyết một số vấn đề cơ bản như:
• Bật/ tắt các thiết bị trong nhà.
• Mở cửa chính bằng quét thẻ từ.

12


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

• Theo dõi nhiệt độ, độ ẩm và khí gas.
• Kết nối internet đảm bảo ổn định.
• Thiết kế, sắp xếp các vị trí broad mạch, cảm biến và thiết bị.

13


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH
3.1 Thiết kế
3.1.1 u cầu thiết kế
Thiết kế ngơi nhà gồm:
- Một phịng khách có cửa chính, đèn, quạt, cảm biến nhiệt độ độ ẩm,cảm biến chuyển
động và màn hình hiển thị LCD.
- Một phịng ngủ có đèn.
- Một phịng bếp có đèn, quạt, cảm biến khí gas.
- Một nhà vệ sinh có đèn, và cảm biến chuyển động.
- Một sân nhà có đèn, cảm biến ánh sáng và cảm biến mưa.
Thiết kế ngôi nhà thông minh dùng Arduino điều khiển kết nối wifi thông qua

NodeMcu ESP8266 điều khiển thông qua ứng dụng có các chức năng:
- Bật tắt thiết bị trong nhà.
- Giám sát nhiệt độ,độ ẩm trong nhà.
3.1.2 Lựa chọn thiết bị.
Từ yêu cầu thiết kế trên ta có thể lựa chọn các thiết bị sau để xây dựng mơ hình:
• Nguồn cấp 5V, 9V.
• Arduino Mega 2560 r3.
• Module wifi NodeMcu ESP8266.
• Module quét thẻ từ RFID RC522.
• Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm.
• Module IIC I2C TWI Serial 1602 LCD và màn hình LCD.
• Module cảm biến ánh sáng.
• Module cảm biến mưa.
• Module cảm biến chuyển động HC-SR501.
14


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

• Module hạ áp LM2596.
• Module relay 8 kênh.
• Đèn led.
• Quạt DC 5V.
• Nút nhất.
• Dây cắm breadboard.
a) Arduino Mega 2560 R3.
Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì khơng sử dụng FTDI
chip điều khiển 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 Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và
nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các bạn vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển
này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3.

Hình 3.1 Arduino Mega2650 R3.
Arduino Mega 2560 là một bo mạch vi điều khiển được xây dựng dựa trên chip
Atmega2560. Nó co 54 chân vào/ra số (trong đó có 15 chân có thể sử dụng để điều chế
độ rộng xung),có 16 chân đầu vào tín hiệu tương tự, sử dụng một dao động thạch anh
15


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

tần số dao động 16MHz, có một cổng kết nối USB, chân nguồn, một ICSP header, một
nút reset. Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cung cấp
cho Arduino có thể là từ máy tính thơng qua cổng USB hoặc là từ bộ nguồn chuyên
dụng được biến đổi từ xoay chiều sang một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin. Arduino
Mega tương thích với hầu hết các shield thiết kế cho Arduino Duemilanove hay
Diecimila.
 Đặc điểm kỹ thuật:
Microcontroller

ATmega2560

Operating Voltage

5V

Input Voltage (recommended)

7-12V

Input Voltage (limits)

6-20V

Digital I/O Pins

54 (of which 15 provide PWM output)

Analog Input Pins

16

DC Current per I/O Pin

40 mA

DC Current for 3.3V Pin

50 mA

Flash Memory

256 KB of which 8 KB used by bootloader

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Clock Speed

16 MHz

16


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 3.2 Sơ đồ chân Arduino Mega2560 R3.
• Arduino Mega2650 gồm có:
- 5 chân GND.
- 3 chân 5V.
- 1 chân 3.3V.
- 1 nút reset.
- 16 chân analog.
- 4 chân UART.
- 54 chân digital trong đó có 15 chân chúng ta có thể sử dụng như PWM.
- 6 chân lập trình ISP.
- Và nhiều thành phần khác.
- Các chân được sử dụng trong đề tài:

- Chân nguồn 5V, 3,3V và GND.
- 27 chân digital trong đó có 13 chân khả năng băm xung (DI2 đến DI13 và DI46)
17


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

- 1 chân analog (AO0).
- 4 chân cổng giao tiếp (TX1, RX1, SDA, SCL).
b) Module wifi NodeMcu ESP8266.
NodeMCU là một nền tảng IoT mã nguồn mở. Nó bao gồm firmware mà chạy
trên ESP8266 Wi-Fi SoC từ Espressif Systems, và phần cứng mà là dựa trên các môđun ESP-12. Thuật ngữ "NodeMCU" theo mặc định dùng để chỉ phần sụn thay vì bộ
cơng cụ phát triển. Phần sụn sử dụng ngôn ngữ kịch bản Lua . Nó dựa trên dự án eLua
và được xây dựng trên SDK Espressif Non-OS cho ESP8266.

Hình 3.3 NodeMcu ESP8266

Hình 3.4 Sơ đồ chân NodeMcu ESP8266

18


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

• Các thơng số kĩ thuật:
-WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n

-Điện áp hoạt động: 3.3V
-Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB
-Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân
D0)
-Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
-Bộ nhớ Flash: 4MB
-Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại )
-Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
-Tích hợp giao thức TCP/IP
-Lập trình trên các ngơn ngữ: C/C++, Micropython,…
c) Module quét thẻ từ RFID RC522
Module RFID RC522 sử dụng IC MFRC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối
khơng dây như NFC, thẻ từ ( loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện
ngầm...).
Thơng số kỹ thuật:
- Nguồn áp vào 3.3V.
- Dịng điện: 13-26mA.
- Tần số hoạt động: 13.56MHz.
- Khoảng cách hoạt động: 0~60mm.
- Cổng giao tiếp: SPI, tốc độ tối đa 10Mbps.
- Kích thước: 40mm x 60mm.
- Có khả năng đọc và ghi.

19


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 3.5 Module qt thẻ từ RFID RC522.
d) Module cảm biến quang trở.
Cảm biến ánh sáng quang trở phát hiện cường độ ánh sáng, sử dụng bộ cảm biến
photoresistor loại nhạy cảm, cho tín hiệu ổn định, rõ ràng và chính xác hơn so với
quang trở. Ngõ ra D0 trên cảm biến được dùng để xác định cường độ sáng của môi
trường, khi ở ngoài sáng, ngõ ra D0 là giá trị 0, khi ở trong tối, ngõ ra D0 là 1. Trên
cảm biến có 1 biến trở để điều chỉnh cường độ sáng phát hiện, khi văn cùng chiều
kim đồng hồ thì sẽ làm giảm cường độ sáng nhận biết của cảm biến, tức là mơi
trường phải ít sáng hơn nữa thì cảm biến mới đọc gía trị digital là 1.

Hình 3.6 Module cảm biến quang trở
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp làm việc: 3.3~5VDC.
- Output: Digital.
- Có thể điều chỉnh cường độ ánh sáng phát hiện bằng biến trở.
- Kích thước: 32mm x 14mm.
e) Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm.
20


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 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-wire truyền dữ
liệu duy nhất). Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về
được chính xác mà khơng cần phải qua bất kỳ tính tốn nào.

Hình 3.7 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11.

Thơng số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 3-5VDC.
- Dãi độ âm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5% RH.
- Dãi nhiệt độ hoạt động: 0~50ºC , sai số ±2ºC.
- Khoảng cách truyền tối đa 20m.
f) Module cảm biến khí gas.
Cảm biến khí ga MQ2 là một trong những loại cảm biến được sử dụng để nhận
biết: LPG, i-butan, Propane, Methane , Alcohol, Hydrogen, Smoke và khí ga. Được
thiết kế với độ nhạy cao, thời gian đáp ứng nhanh. Gía trị đọc được từ cảm biến sẽ
được đọc về từ chân Analog của vi điều khiển.
Cảm biến MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy. Nó
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 ngây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính
nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn gian 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 quanh cảm biến MQ2 càng cao.
Cảm biến 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.
21


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 3.8 Module cảm biến khí gas.
Thơng số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 5VDC.

- Dịng: 150mA.
- Tín hiệu tương tự (analog).
- Hoạt động trong thời gian dài, ổn định.

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý cả cảm biến gas MQ2

g) Module cảm biến mưa.
Với thiết kế đơn giản gồm: một lá chắn để nhận biết có mưa hoặc có nước xuất hiện
tên bề mặt của lá chắn và phần module chuyển đổi tín hiệu giúp giao tiếp với các
board mạch vi điều khiển, lẫn led báo hiệu để nhận biết trạng thái trên lá chắn. Cảm
22


SV: Phạm Hồng Đức

Khóa luận tốt nghiệp

biến hổ trợ hai loại ngõ ra tín hiệu là analog (tương tự) và digital (số), để có thể áp
dụng linh hoạt tùy mục đích khác nhau.
- Điện áp hoạt động: 3-5VDC.
- Ngõ ra dạng digital và analog.
- Có led báo hiệu khi có mưa hoặc nước trên bề mặt lá chắn.
- Độ nhạy có thể được điều chỉnh thơng qua chiết áp.
- Kích thước module chuyển đổi: 32mm x14mm.
- Lá chắn sử dụng vật liệu chất lượng cao FR-04 hai mặt, bề mặt mạ niken, chống
oxy hóa.
- Kích thước là chắn: 50mm x 40mm.

Hình 3.10 Module cảm biến mưa.
h) Module cảm biến chuyển động.

Cảm biến chuyển động HC-SR501 là cảm biến có khả năng nhận biết được một
vật di chuyển vào vùng mà cảm biến hoạt động. Module cảm biến có thể điều chỉnh
được độ nhạy nhờ 2 biến trở là Sx biến trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến, Tx
biến trở điều chỉnh thời gian đóng của cảm biến, giúp cho cảm biến hoạt động phù
hợp với những yêu cầu của người dùng.

23