Thiết kế thi công mô hình nhà thông minh trên cơ sở ứng dụng bộ điều khiển broadlink

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH
TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN BROADLINK

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Tạ Hùng Cường
inh viên h

hi n

ớ

: Hà Thanh Phi
: 52K - ĐTTT

Mã số sinh viên

: 1151080423

NGHỆ AN - 2016

1


MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................4
LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................5
TÓM TẮT ĐỒ ÁN .....................................................................................................6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ...................................................................................7
CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN ..................................................9
Chƣơng 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................10
1.1. Giới thiệu khái quát chung về nhà thông minh ..........................................10
1.1.1. Khái quát chung ....................................................................................10
1.1.2. Các giải pháp sử dụng trong hệ thống nhà thông minh .........................10
1.1.3. Bộ điều khiển trung tâm Broadlink RM-Pro .........................................11
1.2. Mạng wifi, 3G ................................................................................................12
1.2.1. Mạng Wifi (Wireless Fidelity) ..............................................................12
1.2.2. Mạng 3G ................................................................................................14
1.3. Các thiết bị điều khiển trong nhà thông minh ................................................15
1.3.1. Hệ thống quản lý chiếu sáng ................................................................15
1.3.2. Hệ thống kiểm soát vào/ ra ...................................................................16
1.3.3. Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc ...................................................16
1.3.4. Hệ thống giải trí đa phƣơng tiện ..........................................................17
1.3.5. Hệ thống quản lý cấp điện, nƣớc, gas ..................................................17
1.3.6. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy ..........................................18
1.3.7. Hệ thống điều hịa khơng khí, kiểm sốt mơi trƣờng .........................18
1.3.8. Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái .......................................19
1.3.9. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm ..........................................................19
1.4. Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh .....................................20
1.5. Các bộ phận kết hợp cùng bộ điều khiển trung tâm ..................................21
1.5.1. Bộ phát sóng RF....................................................................................21
1.5.2. Mạch Relay ............................................................................................23
Kết luận chƣơng 1 .....................................................................................................24
Chƣơng 2. NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT
BỊ CHO NHÀ THÔNG MINH .................................................................................25
2

2.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhà thông minh ...........................................25
2.2. Các giải pháp thi công của hệ thống điều khiển trong nhà thông minh ....33
2.2.1. Hệ thống chiếu sáng ..............................................................................33
2.2.2. Hệ thống đóng mở cửa ..........................................................................33
2.2.3. Hệ thống điều khiển các thiết bị công nghệ ........................................34
2.3. Xây dựng mạch nguyên lý điều khiển cho các thiết bị ..............................34
2.3.1. Hệ thống chiếu sáng ..............................................................................34
2.3.2. Hệ thống đóng/ mở cửa ........................................................................35
Kết luận chƣơng 2 ...........................................................................................35
Chƣơng 3. THIẾT KẾ, THI CÔNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH TRÊN CƠ
SỞ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN BROADLINK ................................................35
3.1. Thiết kế chế tạo bộ điều khiển ứng dụng cho nhà thông minh ......................36
3.2.1. Yêu cầu ...................................................................................................36
3.2.2. Thi công mạch điều khiển thiết bị ..........................................................36
3.2. Kiểm nghiệm và vận hành các thiết bị...........................................................37
3.2.1. Các bộ phận của mơ hình nhà thơng minh .............................................37
3.3. Cơ chế điều khiển các thiết bị qua điện thoai thông minh .........................41
Kết luận chƣơng 3 ....................................................................................................44
KẾT LUẬN ..............................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................46

3


MỞ ĐẦU
Hiện nay, với xu thế phát triển của công nghệ, các ngôi nhà đƣợc trang bị
các hệ thống tự động thơng minh cùng với cách bố trí hợp lý, các hệ thống này
có khả năng tự điều phối các hoạt động trong ngơi nhà theo thói quen sinh hoạt
và nhu cầu cá nhân của gia chủ. Chúng ta cũng có thể hiểu ngơi nhà thơng minh
là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó, tất cả các thiết bị điện tử gia dụng đều

đƣợc liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm và có thế phối hợp với nhau để
cùng thực hiện một chức năng. Các thiết bị này có thể tự đƣa ra cách xử lý tình
huống đƣợc lập trình trƣớc, hoặc là đƣợc điều khiển và giám sát từ xa.
Từ những yêu cầu thực tế , những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng
với sự phát triển mạnh mẽ của các mạng di động nên em đã chọn đề tài: “Thiết kế,
thi công mô hình nhà thơng minh trên cơ sở ứng dụng bộ điều khiển Broadlink”. Đề
tài đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:
- Chƣơng 1: Cơ sở lý thuyết về hệ thống nhà thơng minh;
- Chƣơng 2: Nghiên cứu, xây dựng mơ hình nhà thông minh;
- Chƣơng 3: Thiết kế, thi công mô hình nhà thơng minh trên cơ sở ứng dụng
bộ điều khiển Broadlink;
- Cuối cùng là phần kết luận và phƣơng hƣớng phát triển của đề tài.

4


LỜI CÁM ƠN
Từ những kiến thức, kỹ năng đã đƣợc trang bị em đã thực hiện xong đồ án tốt
nghiệp của mình. Trong q trình thực hiện đề tài cịn gặp nhiều khó khăn, nhƣng
em đã nhận đƣợc nhiều sự trợ giúp từ quý thầy cô giáo và các bạn
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hƣớng dẫn Th.S Tạ Hùng
Cƣờng đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng
em trong quá trình thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn các q thầy cơ bạn sinh viên trong khoa đã
đóng góp ý kiến cho em để thực hiện đề tài đạt hiệu quả hơn.
Với thời gian thực hiện đề tài ngắn, kiến thức còn hạn hẹp, dù em đã rất cố
gắng nhƣng vẫn không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận đƣợc lời chỉ dẫn
thêm của quý thầy cô và bạn bè.
Nghệ An, ngày 20 tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Hà Thanh Phi

5


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án đã giới thiệu khái quát về hệ thống điêu khiển các thiết bị chiếu sáng,
thiết bị đóng mở cửa tự động, hệ thống điều hịa…trên thực tế. Nghiên cứu thiết
kế mơ hình điều khiển trong ngơi nhà thơng qua mạng wifi, 3G, bluetooth. Từ đó
ứng dụng vào xây dựng hệ thống trên cơ sở bộ điều khiển trung tâm Broadlink.

ABSTRACT
The graduation project generally presents the controlling system of lighting
devices, automatic opening and closing units, air-conditioning system, etc. in
actual fact. The study aims to design control model in the home through Wifi,
Bluetooth and mobile network. Thence, it will be applied for smart home
building based on Broadlink central controlling device.

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mơ hình nhà thơng minh ...........................................................................10
Hình 1.2. Bộ điều khiển trung tâm Broadlink ...........................................................11
Hình 1.3. Hệ thống mạng wifi...................................................................................13
Hình 1.4. Hệ thống quản lý chiếu sáng .....................................................................15
Hình 1.5. Hệ thống kiểm sốt vào/ ra .......................................................................16
Hình 1.6. Hệ thống quan sát, thơng tin liên lạc .........................................................16
Hình 1.7. Hệ thống giải trí đa phƣơng tiện ...............................................................17

Hình 1.8. Hệ thống quản lý cấp điện, nƣớc, gas .......................................................17
Hình 1.9. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy ...............................................18
Hình 1.10. Hệ thống điều hịa khơng khí, kiểm sốt mơi trƣờng ..............................19
Hình 1.11. Hệ thống các cơng tắc điều khiển trạng thái ...........................................19
Hình 1.12. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm .............................................................20
Hình 1.13. IC PT2262 ...............................................................................................21
Hình 1.14. Sơ đồ chân IC PT2262 ............................................................................22
Hình 1.15. Sơ đồ khối phát .......................................................................................22
Hình 1.16. Mạch Relay .............................................................................................23
Hình 1.17. Sơ đồ mắc Relay vào mạch .....................................................................23
Hình 2.1. Sơ đồ khối tổng qt của mơ hình nhà thơng minh ..................................25
Hình 2.2. Smartphone ..............................................................................................26
Hình 2.3. Phần mềm giao tiếp với bộ điều khiển trung tâm .....................................26
Hình 2.4. Bộ điều khiển qua mạng internet ..............................................................27
Hình 2.5. Bộ điều khiển qua mạng internet và wifi ..................................................27
Hình 2.6. Bộ điều khiển qua Wifi .............................................................................28
Hình 2.7. Sơ đồ khối thu tín hiệu RF ........................................................................29
Hình 2.8. Đèn LED chiếu sáng .................................................................................30
Hình 2.9. Quạt điện ...................................................................................................31
Hình 2.10. Máy bơm nƣớc ........................................................................................31
Hình 2.11. Smart TV .................................................................................................32
Hình 2.12. Điều hịa nhiệt độ ....................................................................................32
Hình 2.13. Cửa cuốn và cửa cổng tự động ................................................................33
7


Hình 2.14. Mạch bật/ tắt hệ thống đèn chiếu sáng ....................................................34
Hình 2.15. Mạch cầu H .............................................................................................35
Hình 3.1. Nguyên lý mạch thu RF ............................................................................36
Hình 3.2. Mạch in bộ thu tín hiệu RF 4 kênh............................................................37

Hình 3.3. Mạch thu tín hiệu RF 4 kênh .....................................................................37
Hình 3.4. Mơ hình cửa cuốn......................................................................................37
Hình 3.5. Cửa cổng tự động ......................................................................................38
Hình 3.6. Mơ hình hệ thống điện cầu thang ..............................................................38
Hình 3.7. Mơ hình hệ thống đèn phía thềm nhà và cửa chính ..................................39
Hình 3.8. Mơ hình hệ thống đèn tầng hai..................................................................39
Hình 3.9. Mơ hình hệ thống đèn sân và vƣờn ...........................................................40
Hình 3.10. Mơ hình nhà thơng minh .........................................................................40
Hình 3. 11. Lƣu đồ thuật tốn ...................................................................................41
Hình 3. 12. Thuật tốn điều khiển thiết bị ................................................................42
Hình 3.13. Ƣng dụng BroadLink E-control ..............................................................42
Hình 3.14. Danh sách các thiết bị muốn điều khiển .................................................43
Hình 3.15. Cách nhận lệnh điều khiển ......................................................................43
Hình 3.16. Điều khiển các thiết bị.............................................................................44

8


CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Từ viết tắt

Tiếng anh

Tiếng Việt

BJT

Bipolar junction transistor

Tranzito lƣỡng cực nối

ACS

Access Control System

Hệ thống kiểm soát vào ra

LED

Light-emitting diode

Diode phát quang

PLC

Programmable Logic Controller

Thiết bị điều khiển khả trình

RF

Radio Frequency

Tần số vơ tuyến điện

9


Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. Giới thiệu khái quát chung về nhà thông minh
1.1.1. Khái quát chung
Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh
là một ngôi nhà/ căn hộ đƣợc trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều
khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phƣơng tiện, an ninh, rèm cửa, cửa
và nhiều tính năng khác nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an
tồn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên.
Việc thiết kế thi công các thiết bị thông minh đem lại cho ngơi nhà và chủ
nhân của nó rất nhiều lợi ích – tƣơng tự nhƣ những lợi ích mà công nghệ và máy
tính cá nhân đã đem lại cho chúng ta 30 năm qua - bao gồm: sự tiện nghi, tiết kiệm
thời gian, tiền bạc và năng lƣợng.

Hình 1.1. Mơ hình nhà thơng minh
1.1.2. Các giải pháp sử dụng trong hệ thống nhà thông minh
Trên thế giới, nhà thông minh khơng cịn xa lạ. Và ở Việt Nam, hiện cũng đã
có nhiều cơng ty cung cấp giải pháp nhà thơng minh với nhiều giải pháp đƣợc tung
ra nhằm hiện đại hóa nhà ở, đem lại tiện ích làm thay đổi tồn bộ thói quen sinh
hoạt và lối sống hàng ngày của các gia đình, mục đích cuối cùng là nâng cao chất
lƣợng sống. Các giải pháp sử dụng trong việc xây dựng nhà thông minh tập trung
theo hƣớng đƣa ra các thiết bị hỗ trợ kết nối, điều khiển dƣới dạng các công tắc, ổ
cắm, thiết bị điện phụ trợ và phát triển phần mềm để thiết lập mạng thông minh gia
10


đình cho các thiết bị và vật dụng sẵn có trong nhà, cụ thể nhƣ bộ điều khiển trung
tâm nhà thơng minh của tập đồn BKAV, SAMSUNG hay của Xiaomi…Các thiết
bị điều khiển trung tâm đó đóng vai trị nhƣ một “bộ não” để thực hiện chức năng
thay thế con ngƣời để trực tiếp điều khiển hầu hết tất cả các thiết bị điện trong ngôi
nhà. Để thực hiện đƣợc điều đó có rất nhiều giải pháp có thể sử dụng nhƣ:
- Bộ điều khiển trung tâm Broadlink;

- Thiết bị điều khiển an ninh trung tâm ADT Pulse;
- Thiết bị điều khiển nhà thông minh Iris của Lowe's;
- Thiết bị điều khiển Canary Smart Home Security.
Thế nhƣng để đạt hiệu quả nhƣ yêu cầu về tính kinh tế và thuận lợi cho việc
nghiên cứu và thực hiện lắp đặt thì trong đề tài này em chọn Bộ điều khiển trung
tâm Broadlink để thực hiện nghiên cứu thiết kế ngôi nhà thông minh.
1.1.3. Bộ điều khiển trung tâm Broadlink RM-Pro
Trung tâm điều khiển nhà thơng minh Broadlink RM-Pro đóng vai trị nhƣ
một bộ não điều khiển các thiết bị khác trong nhà của bạn nhƣ cơng tắc, ổ cắm,
bóng đèn…Ngồi ra, Broadlink RM-Pro cịn có thể điều khiển đƣợc các thiết bị
điện khác theo ngữ cảnh, VD nhƣ tự động bật TV, chuyển kênh xem phim yêu
thích, tắt đèn tối đi để tạo môi trƣờng xem phim phù hợp với ngữ cảnh của từng gia
đình.

Hình 1.2. Bộ điều khiển trung tâm Broadlink
a. Các chức năng cơ bản của bộ điều khiển trung tâm Broadlink
- Học lệnh điều khiển remote hồng ngoại: TV, điều hịa, cơng tắc, ổ cắm điều
khiển từ xa IR…

11


- Học lệnh điều khiển remote radio RF: cửa cuốn, rèm cửa, công tắc điều
khiển từ xa RF v.v..
- Hỗ trợ điều khiển trực quan trên IOS, Android.
b. Phương thức giao tiếp của bộ điều khiển Broadlink với con người
Với khả năng kết nối đƣợc với mọi thiết bị trong gia đình, thiết bị điều khiển
nhà thơng minh Broadlink RM Pro có thể hiện đại hóa ngơi nhà. Có thể dễ dàng
điều khiển đƣợc rất nhiều thiết bị khác, từ tivi, máy lạnh…mà không cần sử dụng
nhiều remote. Thiết bị điều khiển nhà thơng minh Broadlink RM Pro có khả năng

tƣơng tác với smartphone, có thể dùng điện thoại của mình để điều khiển bất cứ
thiết bị nào trong nhà vô cùng dễ dàng và thuận tiện qua mạng wifi hoặc 3G.
Trung tâm điều khiển kết nối vào mạng wifi và có thể dùng smartphone,
máy tính bảng, tivi box, tivi, laptop… (chạy hệ điều hành IOS, ANDROID) để điều
khiển mọi thiết bị điện trong nhà (có điều khiển hồng ngoại (IR) hoặc radio (RF)
nhƣ tivi,đầu DVD, camera, điều hịa, cơng tắc điện điều khiển….), miễn là điện
thoại đƣợc kết nối internet (Wifi, 3G, GPRS…) ở bất kì đâu trên thế giới.
1.2. Mạng wifi, 3G
1.2.1. Mạng Wifi (Wireless Fidelity)
a. Khái niệm
Mạng wifi là hệ thống mạng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống
nhƣ điện thoại di động, truyền hình và radio. Hệ thống này đã hoạt động ở một
số sân bay, quán cafe, thƣ viện hoặc khách sạn. Hệ thống cho phép truy cập
Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hồn tồn khơng cần đến cáp
nối. Ngồi các điểm kết nối cơng cộng (hotspots), WiFi có thể đƣợc thiết lập ngay
tại nhà riêng.
b. Hoạt động
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều:
- Thiết bị adapter khơng dây (hay bộ chuyển tín hiệu khơng dây) của máy
tính chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vơ tuyến và phát những tín hiệu này đi bằng
một ăng-ten.
- Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng. Nó gởi
thơng tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.

12


Hình 1.3. Hệ thống mạng wifi
Quy trình này vẫn hoạt động với chiều ngƣợc lại, router nhận thông tin từ
Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vơ tuyến và gởi đến adapter khơng dây của

máy tính.
c. Các sóng vơ tuyến sử dụng cho WiFi
Giống với các sóng vơ tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động
và các thiết bị khác. Nó có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã
nhị phân 1 và 0 sang sóng vơ tuyến và ngƣợc lại. Tuy nhiên, sóng WiFi có một số
khác biệt so với các sóng vơ tuyến khác ở chỗ:
- Truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz. Tần số này cao hơn so
với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình.
Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn.
- Dùng chuẩn 802.11:
Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trƣờng. Đây là chuẩn chậm nhất
và rẻ tiền nhất, và nó trở nên ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác. 802.11b phát
tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11 megabit/giây, và nó sử dụng mã
CCK (complimentary code keying).
Chuẩn 802.11g cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhƣng nhanh hơn so với chuẩn
802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây. Chuẩn 802.11g nhanh hơn vì nó sử dụng
mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), một cơng nghệ mã hóa
hiệu quả hơn.
Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây. Nó
cũng sử dụng mã OFDM. Những chuẩn mới hơn sau này nhƣ 802.11n còn nhanh
hơn chuẩn 802.11a, nhƣng 802.11n vẫn chƣa phải là chuẩn cuối cùng.

13


Chuẩn 802.11n cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhƣng nhanh hơn so với chuẩn
802.11a, tốc độ xử lý đạt 300 megabit/giây.
Chuẩn 802.11ac phát ở tần số 5 GHz
WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số
khác nhau một cách nhanh chóng. Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu

sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc.
1.2.2. Mạng 3G
a. Định nghĩa
3G là thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation). Nó cho phép
ngƣời dùng di động truyền tải cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngồi thoại (tải dữ liệu, gửi
email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips...).
b. Sự ra đời của mạng 3G
Quốc gia đầu tiên đƣa mạng 3G vào sử dụng rộng rãi là Nhật Bản và hiện tại
là khắp thế thế giới. Khơng cần nói thì chúng ta cũng biết mạng di động 3G đã trở
nên quan trong nhƣ thế nào trong cuộc sống.
Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống
2G. Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G là cho phép truyền, nhận
các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lƣợng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao
đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể
mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phƣơng tiện, nhƣ âm nhạc chất lƣợng cao;
hình ảnh video chất lƣợng và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS);
E-mail, games,...
Phổ biến nhất của mạng 3G là hệ thống mạng di động truyền tải tốc độ cao
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), phát triển từ 3G và hiện đang đƣợc
hơn 166 nhà mạng tại 75 nƣớc đƣa vào cung cấp cho ngƣời dùng. Nó mang đến tốc
độ tải lên đến 7.2Mbps (tƣơng đƣơng 900MB/giây). Hiện nay hầu nhƣ tất cả các
nhà mạng ở Việt Nam đều cung cấp mạng 3G với tốc độ này cho ngƣời dùng.
a. Ưu điểm và nhược điểm của mạng 3G
- Ƣu điểm:
+ Sử dụng đƣợc mọi nơi. Nơi nào có sóng điện thoại, nơi đó có internet 3G.
+ Thích hợp với khách hàng có nhu cầu sử dụng thấp.
+ Rất phù hợp cho việc di chuyển, du lịch.
14

+ Đáp ứng đƣợc các dịch vụ trực tuyến: truy cập internet, ứng dụng online,
dạy học trên mạng, game online…
- Nhƣợc điểm:
+ Bị chia sẻ băng thông với các thuê bao khác. Khi có nhiều thuê bao cùng
truy cập tốc độ sẽ bị giảm xuống.
+ Tốc độ không ổn định mà phụ thuộc vào vị trí thuê bao, trạm phát sóng 3G
và cƣờng độ sóng điện thoại (có lúc sẽ rất thấp)
+ Chi phí cao. Vì khơng có trọn gói. Bạn sẽ phải trả một khoản phí rất cao cho
các sở thích xem video hay nghe nhạc.
1.3. Các thiết bị điều khiển trong nhà thông minh
1.3.1. Hệ thống quản lý chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng là một trong những chức năng quan trọng nhất trong một
ngôi nhà. Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng đảm bảo tính thẩm mỹ, mơi trƣờng sống
khỏe, tiết kiệm năng lƣợng không chỉ tạo ra mơi trƣờng sống an tồn và nhƣ hiện
đại trong ngơi nhà.

Hình 1.4. Hệ thống quản lý chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng sẽ đƣợc tích hợp chung với các hệ thống khác hoặc sẽ
đƣợc tách riêng ra để điều khiển độc lập. Các giải pháp đều nhằm tối ƣu hóa hệ
thống và giúp gia chủ điều khiển dễ dàng hơn. Các giải pháp kết hợp sẽ đƣợc tính
đến để tự động hóa tới mức tối đa.Chỉ một thao tác đơn giản có thể điều khiển tồn
bộ hệ thống chiếu sáng theo ý muốn.
- Chiếu sáng theo từng khu vực hoặc toàn bộ ngơi nhà;
- Tự động bật hoặc tắt khi có hoặc khơng có ngƣời trong nhà;
- Điều chỉnh độ sáng tùy biến, chiếu sáng theo màu sắc;
- Chiếu sáng theo kịch bản, ngữ cảnh phối hợp với hệ thống rèm, âm nhạc;
15


- Điều khiển qua iPhone/iPad/Andoid/Laptop.

1.3.2. Hệ thống kiểm soát vào/ ra
Khi gia chủ đi vắng, việc kiểm soát các hệ thống vào ra trong ngôi nhà là
rất quan trọng, giúp đề phịng trộm v.v…Ngơi nhà thơng minh cung cấp hệ thống
kiểm soát vào ra cho phép chủ nhà quản lý và cấp quyền “đăng nhập” cho các
thành viên trong gia đình và ngƣời thân.
Hệ thống cửa ra vào ở các phịng sẽ đƣợc lắp đặt các khóa vân tay hoặc
khóa phím v.v…nhằm nhận dạng ngƣời trong nhà hoặc khách để cấp quyền
“đăng nhập”. Ngồi ra, cịn có thể dùng hệ thống nhận diện khn mặt hay giọng
nói tùy vào phịng riêng của mỗi ngƣời.

Hình 1.5. Hệ thống kiểm sốt vào/ ra
Mỗi khi có sự kiện mới, hệ thống kiểm sốt ra vào này cũng sẽ kích hoạt
các hệ thống khác để lƣu giữ các thay đổi do ngƣời dùng tạo ra.
1.3.3. Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc
Một ngôi nhà bình thƣờng sẽ có từ 4 đến 5 phịng kín, và do vậy sẽ có một
vài vấn đề khó khăn khi giao tiếp từ phòng này sang phòng khác. Một hệ thống
thơng tin liên lạc nội bộ có thể giúp giải quyết vấn đề này.

Hình 1.6. Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc
16


Hệ thống liên lạc nội bộ đơn giản có thể là các điện thoại cố định hoặc điện
thoại mẹ bồng con. Ngoài chức năng liên lạc trong nhà, hệ thống này cần đƣợc
kết nối với mạng điện thoại để tiện cho việc giao tiếp và công việc hơn, để làm
việc này cần đến một bộ chuyển kênh.
Hệ thống quan sát sẽ giúp việc kiểm soát an ninh, ngƣời vào/ ra ngơi
nhà…giúp cho gia chủ nhận diện khách nhanh chóng thơng qua camera.
1.3.4. Hệ thống giải trí đa phương tiện
Ngơi nhà là nơi sinh hoạt của một gia đình có thể gồm nhiều thế hệ và mỗi

thế hệ lại có nhu cầu giải trí khác nhau. Do đó, một hệ thống giải trí đa phƣơng
tiện sẽ cung cấp cho các thành viên những hoạt động giải trí phù hợp, ví dụ nhƣ:
- Các hệ thống âm nhạc giải trí;
- Game tích hợp trên TV, máy tính;

Hình 1.7. Hệ thống giải trí đa phương tiện
1.3.5. Hệ thống quản lý cấp điện, nước, gas
Đối với một ngơi nhà bình thƣờng thì việc cung cấp và đo lƣờng các chỉ số
điện nƣớc đều phải thơng qua các cơ quan nhà nƣớc.

Hình 1.8. Hệ thống quản lý cấp điện, nước, gas
17


Ngôi nhà thông minh cung cấp giải pháp nhằm đo lƣờng và báo lại các
thông số điện, nƣớc thƣờng xuyên, kết hợp với hệ thống quản lý chiếu sáng và
hệ thống kiểm sốt vào ra, từ đó tự động bật/tắt các thiết bị trong nhà nhằm tiết
kiệm năng lƣợng. Ngoài ra, các cảm biến sẽ giúp hạn chế và cảnh báo các nguy
cơ khác nhƣ rò rỉ gas, mực nƣớc ở bể chứa thấp, bể đƣờng ống nƣớc, cháy chập
điện…
1.3.6. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy
Hệ thống các cảm biến là thành phần quan trọng trong bất kì hệ thống nào
của ngơi nhà, các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đo đƣợc về cho bộ xử
lý trung tâm để có giải pháp phù hợp với từng gói dữ liệu và xử lý từng tình
huống tƣơng ứng.

Hình 1.9. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy
Các cảm biến cơ bản nhƣ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gas, cảm biến
áp suất, cảm biến hồng ngoại…
1.3.7. Hệ thống điều hịa khơng khí, kiểm sốt mơi trường

Thơng thƣờng thì một ngơi nhà cần có những khơng gian xanh, nó khơng
chỉ giúp các thành viên trong gia đình thƣ giãn mà cịn giúp điều hịa khơng khí.
Việc xây dựng và duy trì màu xanh trong ngơi nhà là cần thiết, do đó hệ thống
điều hịa khơng khí và kiểm sốt mơi trƣờng sẽ giúp ích rất nhiều trong việc
chăm sóc cây nhƣ độ ẩm cần thiết, hay là ánh sáng phù hợp…

18


Hình 1.10. Hệ thống điều hịa khơng khí, kiểm sốt môi trường
1.3.8. Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái
Hệ thống các công tắc và bảng hiển thị sẽ cung cấp thông tin cũng nhƣ
nhận lệnh điều khiển từ gia chủ. Đảm bảo sự tƣơng tác hai chiều giữa các thành
viên và hệ thống tự động. Hệ thống bao gồm: các điều khiển từ xa, các công tắc
gắn tƣờng, các bảng điều khiển tƣơng tác HMI, điện thoại thông minh…

Hình 1.11. Hệ thống các cơng tắc điều khiển trạng thái
1.3.9. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm
Ngôi nhà thông minh đƣợc đánh giá cao và khác hẳn những ngôi nhà bình
thƣờng là do nó đƣợc trang bị một hệ thống mạng điều khiển và toàn bộ các thay
đổi và điều khiển tự động trong ngôi nhà đƣợc xử lý đồng nhất thông qua hệ
thống mạng và xử lý trung tâm. Nó có vai trị quan trọng, làm nhiệm vụ liên kết
các hệ thống khác trong ngôi nhà lại với nhau, điều phối của hệ thống chấp hành
một cách nhịp nhàng theo các điều kiện tác động đƣợc lập trình từ trƣớc. Chúng
ta gọi đó là các hoạt cảnh - hay là các điều kiện môi trƣờng trong ngôi nhà.
19


Hình 1.12. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm
Một vài sự kết hợp tiêu biểu:

- Hệ thống chiếu sáng với Hệ thống xử lý trung tâm có thể đƣợc lập trình
theo thói quen của ngƣời sử dụng. Các thiết bị chiếu sáng sẽ hoạt động theo chu
trình thời gian đặt trƣớc.
- Hệ thống chiếu sáng kết hợp với Hệ thống cảm biến cung cấp khả năng tự
động điều khiển ánh sáng nhƣ: đèn tự động tắt khi khơng có ngƣời trong phòng,
một số khu vực tự sáng đèn khi qúa 18h…
- Hệ thống cảnh báo kết hợp với hệ thống chiếu sáng: khi có vấn đề xảy ra
nhƣ cháy nổ, phát hiện ăn trộm…Các bóng đèn sẽ chớp sáng liên tục, đồng thời
sẽ có tiếng cịi báo hiệu.
- Hệ thống cảm biến kết hợp với hệ thống xử lý trung tâm báo cáo tình
trạng lƣu trữ điện trong các UPS, báo cáo mực nƣớc trong bồn chứa…Nhằm đảm
bảo nguồn cung cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày.
- Hệ thống giải trí đa phƣơng tiện kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhằm
đem lại những giây phút thƣ giãn cho thành viên trong gia đình.
1.4. Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh
a. Chỉ tiêu về ánh sáng
Đảm bảo ánh sáng theo yêu cầu sử dụng nhƣ chất lƣợng ánh sáng và tiết
kiệm điện, ánh sáng tại mỗi nơi đều nhƣ nhau, không đƣợc để nơi quá sáng hoặc
nơi ánh sáng không đủ.

20


Ánh sáng có thể đƣợc tắt mở thơng qua hệ thống tự động điều khiển hoặc
điều khiển từ xa. Ngoài ra thiết bị ánh sáng cần đƣợc kết nối với một số thiết bị
trong nhà nhƣ: thiết bị báo trộm, báo cháy.
b. Chỉ tiêu về thơng gió
Đảm bảo lƣợng gió vừa đủ, tốc độ gió phù hợp với yêu cầu chung. Ngồi ra
lƣợng gió và tốc độ gió có thể đƣợc thay đổi tùy theo yêu cầu của ngƣời sử dụng.
Hệ thống có thể tự động nhận biết đƣợc khi nào thì sử dụng gió tự nhiên và

khi nào sử dụng gió nhân tạo bằng cách sẻ dụng quạt máy thơng gió.
c. Chỉ tiêu về nhiệt độ
Đảm bảo nhiệt độ trong nhà ln phù hợp với khí hậu từng mơi trƣờng,
tránh tình trạng khi ra vào nhà với 2 nhiệt độ khác nhau sẽ ảnh hƣởng trực tiếp
tới sức khỏe con ngƣời.
Nhiệt độ trong nhà cũng có thể thay đổi đƣợc tùy theo sở thích của mỗi
ngƣời thơng qua hệ thống điều khiển từ xa.
Phải có thiết bị cảnh báo và phòng chống khi nhiệt độ quá cao, nhƣ thiết bị
báo cháy, hiển thị nhiệt độ ( vì con ngƣời có khả năng chịu đƣợc ở nhiệt độ
90oC, nên ta cần có bộ phận hiện thị để dễ dàng quan sát nhiệt độ phịng).
d. Chỉ tiêu về an tồn
Cần đảm bảo việc phát hiện và cảnh báo khi có ngƣời lạ xâm nhập, nhƣ
phát loa báo, bật đèn, tự động liên hệ với chủ căn hộ, tự động đóng kín cửa ra
vào. Bên cạnh đó cịn phải quan tâm tới độ ổn định khi hoạt động và độ bền theo
thời gian.
1.5. Các bộ phận kết hợp cùng bộ điều khiển trung tâm
1.5.1. Bộ phát sóng RF
a. IC PT2262

Hình 1.13. IC PT2262
21


Hình 1.14. Sơ đồ chân IC PT2262
IC PT2262 có nhiều nhóm, nhiều phiên bản, phân nhóm theo cách chữ viết
tiếptheo ở bên sau chữ PT2262, hình vẽ cho thấy có nhóm 18 chân và có nhóm 20
chân,theo tên ghi trên các chân của IC chúng ta hiểu công dụng của từng chân nhƣ
sau:
Chân cuối của hàng dƣới cho nối masse và chân cuối của hàng trên cho nối
với nguồn Vcc, từ 4V đến 15V. Trên chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở R để

định tần cho xung nhịp, dùng tạo ra các dãy xung mã lệnh. Tần số xung nhịp phải
lấy tƣơng thích giữa bên phát và bên nhận.
Các chân A0 - A5 dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân có thể có 3 trạng thái,
cho nối masse là bit 0, cho nối vào nguồn dƣơng là bit 1 và bỏ trống là bit F.
Chân A6/D0 – A11/D5 có thể dùng nhƣ các chân địa chỉ từ A6 đến A11,
nhƣng khi dùng nhƣ chân nhập dữ liệu Data thì chỉ xác lập theo mức 1 và mức 0,
chỉ có 2 trạng thái.
Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, nó có tác dụng ở mức áp
thấp. Nghĩa là khi chân này ở mức áp thấp, nó sẽ cho xuất ra xung mã lệnh trên
chân Dout.
Chân Dout, là chân ngã ra của nhóm tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã lệnh đều
ở dạng xung, nghĩa là lúc ở mức áp thấp, lúc ở mức áp cao.
b. Sơ đồ mạch phát sóng RF

Hình 1.15. Sơ đồ khối phát
22


Hình vẽ cho thấy các hàng chân địa chỉ A0...A5 và chân dữ liệu D0...D5 bên
IC phát và bên IC thu là giống nhau. Vậy nếu Bạn cho chân nào nối masse thì chân
đó đƣợcđịnh là bit 0, nếu cho nối lên đƣờng nguồn thì đƣợc định là bit 1 và nếu
chân đó bỏ trống thì xem nhƣ là bit F. Chỉ khi mã lệnh của bên phát và bên thu
đƣợc đặt giống nhau vàtần số xung nhịp phù hợp, lúc đó cặp IC này mới “hiểu
nhau”, có tác dụng dùng trong điều khiển, nếu có khác nhau thì bên thu sẽ không
nhận ra bên phát và sẽ không phát lệnh điều khiển VT theo lệnh của bên phát.
1.5.2. Mạch Relay
a. Relay
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một cơng
tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc
vào có dịng điện chạy qua rơ le hay khơng.

Hình 1.16. Mạch Relay
b. Sơ đồ mắc Relay vào mạch:

Hình 1.17. Sơ đồ mắc Relay vào mạch
Ngun lý hoạt động:
Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên
trong và tạo ra một từ trƣờng hút. Từ trƣờng hút này tác động lên một đòn bẩy bên
trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và nhƣ thế sẽ làm thay đổi trạng thái
của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
23


Rơ le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây
của rơ le: Cho dịng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa là điều khiển rơ le
ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm sốt có qua
đƣợc rơ le hay khơng dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Kết luận chương 1
Kết thúc chƣơng 1 đã nghiên cứu về các giải pháp và thiết bị đƣợc sử dụng
trong ngôi nhà thông minh trên thực tế, cụ thể nhƣ sau:
- Tìm hiểu về hệ thống nhà thông minh;
- Các giải pháp đặt ra để áp dụng vào thực tế;
- Tìm hiểu trung tâm điều khiển Broadlink;
- Các chỉ tiêu cơ bản đặt ra đối với ngôi nhà thông minh.

24


Chương 2
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MƠ HÌNH

ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ CHO NHÀ THÔNG MINH
2.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhà thơng minh
Để xây dựng mơ hình điều khiển các thiết bị cho nhà thơng minh thì trƣớc
tiên phải xây dựng sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống, qua đó làm cơ sở để nghiên
cứu và triển khai thiết kế chế tạo, sau đây là sơ đồ tổng qt của mơ hình nhà thơng
minh.

SMARTPHONE

BỘ ĐIỀU KHIỂN

THIẾT BỊ ĐIỆN

TRUNG TÂM

TRONG NHÀ

Hình 2.1. Sơ đồ khối tổng quát của mơ hình nhà thơng minh
Sơ đồ gồm 3 khối chính nhƣ sau:
- Khối thiết bị Smarthome;
- Khối Điều khiển trung tâm;
- Khối thiết bị điện trong nhà.
Sau đây là chức năng của các khối:
a. Smartphone:
Điện thoại thông minh nhƣ một máy tính di động, vì nó có một hệ điều hành
riêng biệt vì có thể hiển thị phù hợp các trang website bình thƣờng và ngƣời dùng
có thể thay đổi một giao diện. Và sở hữu khả năng mở ứng dụng, Tiện hơn và dễ
dàng cài đặt lẫn gõ bỏ ứng dụng; điện thoại thơng minh có màn hình cảm ứng độ
phân giải cao, và sẵn sàng để gọi bàn phím ảo và viết chữ tay.
Có thể tiến hành đa tác vụ thao tác, và có một đa phƣơng tiện mạnh

mẽ, Email,Truy cập Internet, và hồn tồn có thể thay đổi các thiết bị truyền thống
nhƣ MP3,MP4,PDA điện thoại thông minh có thể thay thế xử lý các vấn đề máy
tính văn phịng và các vấn đề khác, nó có thể giao tiếp với mạng duy trì một thời
gian kết nối liền mạch với thời gian, đồng thời có thể vơ hiệu hóa mạng bất cứ lúc
nào, và đồng bộ hóa dữ liệu với máy tính, máy tính xách tay và các thiết bị khác.

25