NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

Thứ ba - 03/03/2020 07:10

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Văn Quốc Hữu
Sinh viên thực hiện: 1. Trần Hữu Ban Lớp: Cơ khí ô tô K57
                       2. Huỳnh Quốc Anh Lớp: Cơ giới hóa K57
                       3. Trần Văn Công         Lớp Cơ khí ô tô K58
                       4. Cao Khắc Ái        Lớp: Kỹ thuật ô tô 2 K59
                       5. Nguyễn Thế Anh Lớp: Kỹ thuật ô tô 2 K59

Tóm tắt: Ngày nay, vấn đề nóng lên toàn cầu đang là vấn đề cấp thiết cho thế giới. Và ở Việt Nam, loại hình xây dựng nhà ống đang rất phổ biến và bị lược bỏ phần sân vườn phía trước gây ra thiếu sáng, thiếu gió cho căn nhà. Đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình nhà thông minh điều khiển từ xa” mang đến cho khách hàng giải pháp chống nóng, thiếu sáng, tự điều hòa và hầm đỗ xe tự động, sản phẩm là quá trình nghiên cứu, chế tạo và khắc phục các vấn đề thực tế diễn ra trong đời sống. Giúp khách hàng cảm thấy thoải mái nhất khi ở trong căn nhà của mình.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình ngôi nhà thông minh, với nhiều chức năng tự động giúp cuộc sống con người trở nên thuận tiện và thoải mái và an toàn. Với ngôi nhà thông minh này nó bao gồm: hệ thống thông gió tự động, hệ thống chiếu sáng tự động, hệ thống hầm đỗ xe tự động, và hệ thống phơi đồ tự động.

2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH

2.1 PHẦN THIẾT KẾ

Nhóm nghiên cứu đã tham khảo các bản vẽ thực tế tại 2 căn hộ ở Biên Hòa, Đồng Nai và Thành Phố Hồ Chí Minh, đã thống nhất kích thước của mô hình là dài 450 mm, rộng 300mm và cao là 700mm. Với thiết kế 2 tầng, 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 1 phòng bếp. Vật liệu gia công là mica 3 mm và mica 5mm. Bản thiết kế được được mô tả các hình phí dưới

Hình 2.1-a: 3D tổng thể ngôi nhà

Không gian giếng trời kết hợp với các không gian chung trong nhà như phòng khách, phòng bếp,…sẽ mang lại cảm giác thông thoáng và ấn tượng. Tùy theo ý định sở thích của khách và kích thước của ngôi nhà, vị trí đặt giếng trời có thể thay đổi sau hoặc giữa nhà để phù hợp nhất cũng như đảm bào chiếu sáng hợp lý nhất.
Thông thường giếng trời nhà ống có thể đặt ở nhiều vị trí khác nhau trong nhà như đặt ở trung tâm nhà, cạnh cầu thang, phòng ăn, bếp hoặc thậm chí là đặt sau nhà. Tuy nhiên để đảm bảo được quá trình lưu thông khí thật thuận tiện và không bị cản trở thì làm giếng trời cho nhà ống nên đặt trên khu vực của cầu thang vừa giúp bổ sung ánh sáng đều cho toàn bộ không gian trong nhà đồng thời giúp cho khu vực cầu thang không bị tăm tối.
Vì là vị trí quan trọng trong, thiết kế giếng trời nhà ống bắt buộc cần phải tính toán kỹ lưỡng, xem xét thực tế nhà quay về hướng nào, nắng và gió ra sao để xác định bố trí mái che giếng trời hiệu quả nhất, tránh trường hợp mưa hắt vào trong nhà.
Phương án thiết kế giếng trời an toàn tốt nhất là kết hợp giếng trời với hành lang để làm chỗ nghỉ ngơi, thư giãn hoặc sử dụng làm khoảng đặt cây xanh, tiểu cảnh vừa tạo nên một không gian sống động hơn và rộng rãi.

Kết cấu sàn nhà

Hình 2.1-b: Kết cấu sàn nhà

Kết cấu khung nhà

Hình 2.1-c: Kết cấu mặt bên trái

Hình 2.1-d: Kết cấu mặt bên phải

Kết cấu cửa sổ

Hình 2.1-e: Kết cấu mái hiên

Hình 2.1-f: Kết cấu eke chống đỡ

Kết cấu mái nhà

Hình 2.1-g: Kết cấu mái nhà

Kết cấu cầu thang

Hình 2.1-h: Kết cấu tay vịn cầu thang

Hình 2.1-i : Kết cấu tay vịn cầu thang

Hình 2.1-j: Kết cấu tay vịn cầu thang

Kết cấu lan can và hành lang

Hình 2.1-k : Kết cấu nền hành lang trước sau

Hình 2.1-l: Kết cấu nền hành lang trái phải

Hình 2.1-m : Kết cấu lan can trước sau

Hình 2.1-n: Kết cấu nền lan can trái phải

2.2 PHẦN ĐIỆN TỬ

http://k3.arduino.vn/img/2014/05/25/0/467_8121-1401018414-0--input.jpg

Hình 2.2-a: Arduino UNO R3

Mô hình này được nhóm thiết kế sử dụng board mạch Arduino UNO R3 để điều khiển motor, led và quạt gió. Ngoài ra nhóm còn sử dụng một số cảm biến mưa, cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng để mô hình tăng thêm tính khoa học.

Hình 2.2-b: Cảm biến nhiệt độ LM 35

Hình 2.2-c: Cảm biến mưa

3. Phần Cơ khí

Để điều khiển bộ phận giếng trời thông khí, nhóm sử dụng cơ cấu tay đòn của servo. Trong thực tế thì người ta sẽ dung cơ cấu vít me, nhưng để đơn giản hóa kết cấu thì nhóm chọn phương án cơ cấu tay đòn servo. Ưu điểm của cơ cấu tay đòn là dễ thực hiện và đơn giản cho quá trình di chuyển của cửa giếng.
Ngoài ra để thiết kế được căn nhà, nhóm sử dụng phần mềm Auto CAD 2014 để thiết kế và sử dụng máy cắt Laze cắt mica 3 mm và 5mm cho phần kết cấu khung nhà. Ưu điểm của phần mềm đó là đơn giản, tối ưu thời gian và cách làm cho mô hình.

Hình 2.3-a: Động cơ servo SG 90

Hình 2.3-b: Cơ cấu trục vít me đai ốc

2.4: QUÁ TRÌNH DỰNG MÔ HÌNH
Sau khi đã cắt các chi tiết, cũng như thiết kế xong các tổng thành, nhóm tiến hành lắp ráp các linh kiện và làm mạch. Quá trình lắp ráp được diễn ra 1 ngày, đúng với tiến độ mà nhóm đã đề ra. Sau đây là một số hình ảnh lắp ráp do nhóm thực hiện :

Hình 2.4-a: Lắp ráp các cấu thành và lên đèn LED

Hình 2.4-b: Nạp code vào mạch

Để điều khiển hệ thống nhóm đưa ra dòng code nhóm tự nghiên cứu :
#define in1_qg
#define in2_qg
#define in1_gt
#define in2_gt

#define cb_as     A5
#define cb_temp   A4
#define cb_rain   6

#define ctht_gt_ra    8
#define ctht_gt_vao   9
#define light     7
boolean enable = 0;
void gieng_troi(unsigned char gt)
{
// automation
if (enable == 1 && digitalRead(cb_rain) == 1)
{
    if(digitalRead(ctht_gt_ra)== 1)
    {
    analogWrite(in1_gt,100);
    digitalWrite(in2_gt,LOW);
    Serial.println(" gieng troi dang cuon zo");
    }
    }
if (enable == 1 && digitalRead(cb_rain) == 0)
{
    if(digitalRead(ctht_gt_vao)== 1)
    {
    analogWrite(in2_gt,100);
    digitalWrite(in1_gt,LOW);
    Serial.println(" gieng troi dang mo ra");
    }
    }
    // manual
     if (enable == 0 && gt == '3')
{
    if(digitalRead(ctht_gt_vao)== 1)
    {
    analogWrite(in1_gt,100);
    digitalWrite(in2_gt,LOW);
    Serial.println(" gieng troi dang cuon zooo");
    }
    }
if (enable == 0 && gt == '1')
{
    if(digitalRead(ctht_gt_ra)== 1)
    {
    analogWrite(in2_gt,100);
    digitalWrite(in1_gt,LOW);
    Serial.println(" gieng troi dang mo ra");
    }
    }
   }
void quat(unsigned char ct)
{
    float temp = (analogRead(cb_temp)*100.0/1024.0);
unsigned int tocDo = (int(temp) - 25)*22;
if(enable == 1){
analogWrite(in1_qg,tocDo);
digitalWrite(in2_qg,LOW);
}
else if (enable == 0){
if( ct == '2')
{
    digitalWrite(in1_qg,HIGH);
    digitalWrite(in2_qg,LOW);
    Serial.println("quat dang chay ");
}
    if( ct == '4')
{
    analogWrite(in1_qg,LOW);
    digitalWrite(in2_qg,LOW);
    Serial.println("quat tat cmnr");
}
}
}
void den( unsigned char ct )
{
if(enable == 1){
digitalWrite(light,digitalRead(cb_as));
Serial.println("den sang roi kia ");
    }
if(enable == 0){
if(ct == '5'){
digitalWrite(light,HIGH);
Serial.println("den sang roi kia");
}
else if (ct == '6'){
    digitalWrite(light,LOW);
      Serial.println("den tat roi kia");
}
}

}
void setup() {
    Serial.begin(9600);
pinMode(in1_qg,OUTPUT);
pinMode(in2_qg,OUTPUT);
pinMode(in1_gt,OUTPUT);
pinMode(in2_gt,OUTPUT);

pinMode(cb_as,INPUT);
pinMode(cb_temp,INPUT);
pinMode(cb_rain,INPUT);

pinMode(ctht_gt_ra,INPUT_PULLUP);
pinMode(ctht_gt_vao,INPUT_PULLUP);
pinMode(light,OUTPUT);
}

void loop() {
char buf;
buf = Serial.read();
Serial.println(buf);
if(buf == 'u')
    enable = !enable;
if(enable == 1)
    Serial.println(" automatic home");
gieng_troi(buf);
quat(buf);
den(buf);
show_cb();
delay(1000);
}
void show_cb()
{
Serial.println(digitalRead(cb_as));
Serial.println(digitalRead(cb_rain));
. Serial.println((analogRead(cb_temp)*100.0/1024.0));
Serial.println();
    }

3: KẾT LUẬN
Bằng với kiến thức đã học trên ghế nhà trường, kết hợp với các kiến thức thực tế về thi công nội thất nhà cửa, nhóm đã bắt đầu hình thành được các ý tưởng nâng cấp các cơ cấu trong tòa nhà. Sự kết hợp giữa lý thuyết với thực tế là quá trình mà nhóm còn nhiều băn khoăn, và sự giúp đỡ tận tình của thầy Văn Quốc Hữu đã đưa ra có kết quả nhất định. Đề tài này nhóm đã được kí duyệt và thi công cho 2 căn hộ ở Thành Phố Biên Hòa , Đồng nai và Thành Phố Hồ Chí Minh. Đây là bước đầu thành công của nhóm nghiên cứu, và tạo bước đà tiếp theo nâng cấp cho sản phẩm. Hi vọng sản phẩm mới sẽ đáp ứng được nhu cầu thiết yếu cho người dân.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CHẾ TẠO