Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống cảnh báo, phòng chống hỏa hoạn và rò rỉ khí Gas

pdf

109

4.9 (
21 lượt)

1094 MB11

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 109 trang, để tải xuống xem vừa đủ hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
———————————

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ – TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
CẢNH BÁO, PHÒNG CHỐNG
HỎA HOẠN VÀ RÒ RỈ KHÍ GAS
GVHD : Hà A Thồi
SVTH1: Trần Minh Tâm
MSSV : 15141277
SVTH2: Đỗ Thị Huệ
MSSV : 15141168

Tp. Hồ Chí Minh – 6/2019
i

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

—-o0o—-

Tp. HCM, ngày 1 tháng 6 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Trần Minh Tâm

MSSV: 15141277

Đỗ Thị Huệ

MSSV: 15141168

Chuyên ngành:

Kỹ thuật Điện – Điện tử

Mã ngành: 41

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ: 1

Khóa:

2015

Lớp: 15141DT

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO,
PHÒNG CHỐNG HỎA HOẠN VÀ RÒ RỈ KHÍ GAS
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas được thực hiện với các số liệu ban đầu
như sau:
–

Hệ thống thu thập dữ liệu từ cảm biến lửa, nhiệt độ, khí gas.

–

Hiển thị giá trị thu thập được lên LCD và trang web Thingspeak.com để theo

dõi nồng độ khí gas, nhiệt độ trong phòng.
–

Nếu phát hiện có gas, lửa hay nhiệt độ quá cao sẽ báo động bằng cách gọi, gửi

tin nhắn cho người sử dụng và mở quạt thông gió nhằm làm giảm nồng độ khí gas
trong không khí, kích hoạt máy bơm hoạt động dập tắt lửa.
2. Nội dung thực hiện:
–

Lên ý tưởng đồ án

–

Tìm hiểu về linh kiện sử dụng

–

Thiết kế, thi công khối cảm biến đo nhiệt độ, cảm biến phát hiện lửa, cảm biến

rò rỉ khí gas.
–

Thiết kế khối giao tiếp ngoại vi, lấy cơ sở dữ liệu trực tuyến thông qua Internet,
truyền nhận thông tin giữa trạm phụ và trạm trung tâm.

–

Vẽ lưu đồ giải thuật.
ii

–

Thiết kế và thi công hệ thống cảnh báo và rò rỉ khí gas

–

Lắp ráp các khối vào mô hình.

–

Chạy thử nghiệm hệ thống.

–

Cân chỉnh hệ thống.

–

Viết luận văn

–

Báo cáo đề tài tốt nghiệp

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

18/02/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

10/06/2019

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Thầy Hà A Thồi

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

iii

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

—-o0o—Tp.HCM, ngày 28, tháng 02, năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Đỗ Thị Huệ
Lớp:15141DT1C
MSSV:15141168
Họ tên sinh viên 2: Trần Minh Tâm
Lớp:15141DT2A
MSSV:15141277
Tên đề tài: Thiết kế và thi công hệ thống cảnh báo, phòng chống hỏa hoạn

và rò rỉ khí gas

Tuần/ngày

Nội dung

Tuần 3

Gặp GVHD để nghe phổ biến về yêu cầu làm
đồ án, tiến hành chọn đồ án
GVHD tiến hành xét duyệt đề tài

(18/2 – 24/2)
Tuần 4
(25/2 – 3/3)
Tuần 5
(4/3 – 10/3)

Tuần 6
(11/3 – 17/3)
Tuần 7
(18/3 – 24/3)
Tuần 8
(25/3 – 31/3)
Tuần 9
(1/4 – 7/4)

Xác nhận
GVHD

Viết đề cương và lịch trình thực hiện đồ án tốt
nghiệp
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan tới đề tài:
cảm biến khí gas MQ2, cảm biến phát hiện
lửa flame sensor, cảm biến nhiệt độ DHT-22,
Arduino Uno R3, động cơ bơm P385,
ESP8266 Node MCU, LCD 16X2
Tìm hiểu về giao tiếp giữa các module, các
cảm biến với Arduino ở bộ điều khiển trung
tâm
Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức
năng các khối ( khối nguồn, khối xử lí, khối
hiển thị, khối cảm biến, khối truyền dữ liệu)
Tính toán thiết kế khối nguồn, thiết kế sơ đồ
toàn mạch và giải thích nguyên lý hoạt động
của mạch
Vẽ PCB
Vẽ lưu đồ giải thuật
iv

Tuần 10
(8/4 – 14/4)
Tuần 11
(15/4 – 21/4)
Tuần 12
(22/4 – 28/4)
Tuần 13
(29/4 – 5/5)
Tuần 14
(6/5 – 12/5)
Tuần 15
(13/5 – 19/5)

Lập trình code cho VDK và tiến hành thi
công mạch
Lập trình code cho VDK và tiến hành thi
công mạch
Lập trình code cho VDK và tiến hành thi
công mạch
Kiểm tra, cân chỉnh mạch thi công
Viết báo cáo nội dung đã làm
Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem
xét góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo
Nộp quyển báo cáo và báo cáo đề tài.
Làm slide (6-10 cái), báo cáo với GVHD
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

v

LỜI CAM ĐOAN
Nhóm sinh viên – Đỗ Thị Huệ và Trần Minh Tâm xin cam đoan đây là đồ án
do nhóm tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Hà A Thồi. Nhóm chỉ tham khảo
các tài liệu trước đó và các nghiên cứu trên mạng online. Kết quả công bố trong khóa
luận tốt nghiệp là trung thực không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.

Tp.HCM, ngày 10 tháng 06 năm 2019
SV thực hiện đồ án
( Ký và ghi rõ họ tên)

Trần Minh Tâm

Đỗ Thị Huệ

vi

LỜI CẢM ƠN
Nhóm thực hiện đồ án xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt đến giảng viên hướng
dẫn thầy Hà A Thồi vì đã giúp đỡ nhóm trong quá trình thực hiện đồ án, người đã đưa
ra hướng nghiên cứu, giải đáp thắc mắc, cũng như tận tình quan sát nhóm làm việc.
Trong quá trình thực hiện nhóm đã tiếp thu được những kiến thức thực tế và cách làm
việc nghiêm túc, hiệu quả từ thầy.
Nhóm em xin gửi lời tri ân thành nhất đến các quý thầy cô trong khoa Điện điện tử đã hỗ trợ chúng em về những kiến thức nền tảng vững vàng, tạo điều kiện tốt
nhất cho sinh viên trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Sự hỗ trợ thầm lặng và vô cùng quan trọng từ gia đình và bạn bè luôn là động
lực để nhóm có thể làm việc hết khả năng và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất.
Một lần nữa nhóm vô cùng hân hạnh khi được làm sinh viên tại trường ĐH Sư
Phạm Kỹ Thuật TPHCM, là học trò của những giảng viên đầy tâm huyết, lời cảm ơn
này cũng là sự ghi nhận sâu sắc mà nhóm muốn gửi đến thầy cô, gia đình và bạn bè.

vii

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ……………………………………………………………….. ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ……………………………………….. iv
LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………………………….. vi
LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………………………………………. vii
MỤC LỤC ………………………………………………………………………………………………… viii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ………………………………………………………………………….. xii
DANH SÁCH BẢNG VẼ ……………………………………………………………………………..xv
TÓM TẮT ………………………………………………………………………………………………… xvi
Chương 1. TỔNG QUAN ……………………………………………………………………………….1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ………………………………………………………………………………………1
1.2 MỤC TIÊU …………………………………………………………………………………………..1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU …………………………………………………………………..2
1.4 GIỚI HẠN ……………………………………………………………………………………………2
1.5 BỐ CỤC ………………………………………………………………………………………………3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ……………………………………………………………………..4
2.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI KHÍ GAS TRONG CÔNG NGHIỆP …………………4
2.1.1 Khái niệm ………………………………………………………………………………………4
2.1.2 Ứng dụng của khí gas trong công nhiệp …………………………………………….4
2.1.2.1 Ứng dụng trong ngành thực phẩm ………………………………………………4
2.1.2.2 Ứng dụng trong thiết bị gia dụng ………………………………………………..4
2.1.2.3 Ứng dụng làm nhiên liệu khí đốt ………………………………………………..6
2.1.3 Tính chất nguy hiểm cháy, nổ của gas ……………………………………………….7
2.2 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ……………………………………………….7
2.2.1 Khái niệm ………………………………………………………………………………………7
2.2.2 Phân loại cảm biến nhiệt độ ……………………………………………………………..8
2.3 GIỚI THIỆU TIA LỬA ĐIỆN ………………………………………………………………..8
2.3.1 Khái niệm ………………………………………………………………………………………8
2.3.2 Điều kiện tạo ra tia lửa điện ……………………………………………………………..9
2.3.3 Ứng dụng ……………………………………………………………………………………….9
2.4 GIỚI THIỆU MẠNG DI ĐỘNG GSM…………………………………………………….9
2.5 CÁC LOẠI MODULE SIM TRÊN THỊ TRƯỜNG …………………………………11
2.5.1 Nguyên lý hoạt động ……………………………………………………………………..12
2.5.1.1 Giao tiếp UART với vi điều khiển …………………………………………….12
2.5.1.2 Tập lệnh AT …………………………………………………………………………..12
viii

2.6 BỘ THU PHÁT SÓNG VÔ TUYẾN (RF) ……………………………………………13
2.6.1 Sóng vô tuyến ( RF ) ……………………………………………………………………..13
2.6.2 Bộ thu phát sóng vô tuyến (RF) ………………………………………………………15
2.7 CÁC LOẠI MODULE THU PHÁT SÓNG RF ………………………………………17
2.7.1 Nguyên lý hoạt động ……………………………………………………………………..17
2.7.2 Giao tiếp SPI với vi điều khiển ……………………………………………………….18
2.8 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG INTERNET …………………………………………………18
2.8.1 Cấu trúc của mạng Internet …………………………………………………………….18
2.8.2 Các mạng truy nhập không dây……………………………………………………….18
2.9 CÁC LOẠI MODULE THU PHÁT WIFI ……………………………………………..19
2.10 NGUỒN CUNG CẤP ………………………………………………………………………..20
2.10.1 Bộ chuyển đổi nguồn AC – DC …………………………………………………….20
2.10.1.1 Bộ chuyển đổi Adapter ………………………………………………………….20
2.10.1.2 Nguồn tổ ong ………………………………………………………………………..21
2.10.2 Bộ chuyển đổi nguồn DC- DC ………………………………………………………22
2.10.2.1 Mạch tăng áp BOOST ……………………………………………………………22
2.10.2.2 Mạch hạ áp BUCK ………………………………………………………………..24
2.11 ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU ……………………………………………………….25
2.11.1 Động cơ điện 1 pha ……………………………………………………………………..25
2.11.2 Động cơ điện 3 pha ……………………………………………………………………..26
2.12 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO………………………………………….26
2.12.1 Phần cứng …………………………………………………………………………………..26
2.12.2 Phần mềm …………………………………………………………………………………..27
2.12.3 Các loại Arduino …………………………………………………………………………28
2.12.3.1 Arduino Uno R3 ……………………………………………………………………28
2.12.3.2 Arduino Nano ……………………………………………………………………….29
2.12.3.3 Arduino Mega 2560 R3 ………………………………………………………….30
2.13 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU …………………………………………………….31
2.13.1 Giao tiếp SPI ………………………………………………………………………………31
2.13.2 Giao tiếp UART ………………………………………………………………………….32
2.13.3 Giao tiếp I2C ………………………………………………………………………………33
Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ……………………………………..38
3.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ……………………………………………..38
3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG …………………………….38
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống …………………………………………………………..38
3.2.1 Tính toán và thiết kế mạch ……………………………………………………………..40
ix

3.2.1.1 Cảm biến khí gas …………………………………………………………………….40
3.2.1.2 Cảm biến lửa ………………………………………………………………………….42
3.2.1.3 Cảm biến nhiệt độ …………………………………………………………………..43
3.2.1.4 Cảm biến siêu âm HC-SR04 …………………………………………………….45
3.2.1.5 Chuông báo động ……………………………………………………………………46
3.2.1.6 Khối hiển thị …………………………………………………………………………..46
3.2.1.7 Module Wifi ESP8266 …………………………………………………………….48
3.2.1.8 Mạch thu phát RF NRF24L01+ ………………………………………………..50
3.2.1.9 Module SIM 800A MINI …………………………………………………………51
3.2.1.10 Khối xử lý trung tâm Arduino …………………………………………………52
3.2.1.11 Khối nguồn …………………………………………………………………………..54
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống …………………………………………………………55
3.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý của khối thu thập dữ liệu………………………………….55
3.2.3.2 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm………………………………………..57
3.2.3.3 Sơ đồ nguyên lý khối máy bơm ………………………………………………..58
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ………………………………………………………………60
4.1 GIỚI THIỆU ………………………………………………………………………………………60
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ……………………………………………………………………..60
4.2.1 Thi công khối thu thập dữ liệu ………………………………………………………..60
4.2.2 Khối xử lý trung tâm ……………………………………………………………………..62
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ………………………………………………..64
4.3.1 Thi công hộp bảo vệ mạch ……………………………………………………………..64
4.3.2 Thi công mô hình ………………………………………………………………………….64
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG …………………………………………………………………….64
4.4.1 Lưu đồ giải thuật …………………………………………………………………………..64
4.4.1.1 Khối thu thập dữ liệu……………………………………………………………….64
4.4.1.2 Khối xử lý trung tâm ……………………………………………………………….69
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển………………………………………………69
4.4.2.1 Giới thiệu phần mềm lập trình ………………………………………………….69
4.4.2.2 Giới thiệu về Web Thingspeak …………………………………………………73
4.5 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ THAO TÁC …………………………..75
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ……………………………………………76
5.1 GIỚI THIỆU ………………………………………………………………………………………76
5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC……………………………………………………………………….76
5.2.1 Sử dụng Arduino Nano ………………………………………………………………….76
5.2.3 Sử dụng module NRF24L01 …………………………………………………………..76
x

Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Nạp Gas Tủ Lạnh