Giáo án điện tử chuyên đề Thiết kế và Công nghệ 10 cánh diều Bài 8: Thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản cho ngôi nhà thông minh

THÂN CHÀO CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

UI

JAVA

UX

</>

KHỞI ĐỘNG

Hình 8.1. Hệ thống báo chống trộm

cho ngôi nhà thông minh

Thảo luận cặp đôi: Theo em, hệ thống báo chống trộm cho ngôi nhà thông minh như Hình 8.1 nên sử dụng loại cảm biến nào?

• Chức năng của hệ thống an ninh này là như thế nào?
• Cần sử dụng loại cảm biến nào?
• Để có được chức năng đó thì thiết kế hệ thống điều khiển cần phải làm gì?

GỢI Ý

• Trong ngôi nhà thông minh, các chức năng thông minh cho các thiết bị điện, điện tử sẽ do yêu cầu của chủ nhà, từ đơn giản đến phức tạp.
• Để có được hệ thống điều khiển thông minh, người thiết kế phải tuân theo các bước của quy trình thiết kế kĩ thuật. Khi áp dụng vào thiết kế hệ thống điều khiển, quy trình sẽ được đơn giản hóa.
• Để thực hiện thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản chúng tả sẽ đưa ra quy trình và lấy ví dụ minh họa: thiết kế hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng an ninh cho ngôi nhà.

BÀI 8 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH

03.

Thiết kế hệ thống điều khiển, lựa chọn phương án

Lắp đặt hệ thống

và thử nghiệm

Xác định chức năng

của hệ thống

Thu thập thông tin

XÁC ĐỊNH CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG

CSS

Đọc thông tin mục I. Xác định chức năng của cảm biến, và trả lời câu hỏi: Chức năng, yêu cầu của hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh được xác định dựa vào đâu?

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

• Chức năng, yêu cầu của hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh được xác định dựa vào nhu cầu của chủ nhà ngôi nhà. Người thiết kế có thể thảo luận với chủ nhà để đưa ra chức năng cuối cùng.
• Một số kịch bản xác định chức năng, yêu cầu hệ thống chiếu sáng an ninh ngôi nhà:
• Đèn tự động bật khi trời tối, tự động tắt khi trời sáng.
• Cường độ ánh sáng cho phạm vi chiếu sáng.
• Giám sát, điều khiển từ xa bằng điện thoại thông minh của chủ nhà.

THU THẬP THÔNG TIN

api

//

Đọc nội dung mục II. Tìm hiểu thu thập thông tin và trả lời câu hỏi: Nêu vai trò, ý nghĩa của bước tìm hiểu, thu thập thông tin khi thiết kế một hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh.

• Khi tìm hiểu thu thập thông tin, người thiết kế hệ thống đảm bảo tính kế thừa nhưng có tính cập nhật và sáng tạo nhằm thiết kế hệ thống có sơ đồ đơn giản, công nghệ hiện đại, giá thành hợp lí và tính thẩm mĩ cao.
• Thu thập thông tin về hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng an ninh:
• Chức năng tự động: tìm hiểu các loại cảm biến, loại công tắc thông minh và phương thức kết nối với bộ điều khiển trung tâm.
• Chức năng chiếu sáng: tìm hiểu loại đèn, điện áp và công suất của đèn.
• Chức năng giám sát, điều khiển từ xa bằng điện thoại thông minh: bộ điều khiển trung tâm cùng với phần mềm ứng dụng được kết nối Internet.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Quan sát Hình 8.2 SGK tr.49, đọc nội dung mục III và trả lời câu hỏi: Khi có sơ đồ hệ thống điều khiển chiếu sáng an ninh ngôi nhà, các phương án đưa ra để lựa chọn là gì?

Hình 8.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng an ninh ngoài nhà

Khi thu thập thông tin: Đảm bảo kế thừa, cập nhật, sáng tạo để thiết kế hệ thống đơn giản, hiện đại, chi phí hợp lý và thẩm mỹ cao.

Xác định chức năng & đề xuất sơ đồ khối: Sau khi nghiên cứu hệ thống điều khiển đèn, người thiết kế đưa ra sơ đồ khối (hình 8.2) và lựa chọn thiết bị phù hợp:

• Đèn chiếu sáng: Xem xét hình dáng, kích thước, loại đèn, công suất, tuổi thọ.
• Công tắc thông minh: Lựa chọn theo hình dáng, màu sắc, kích thước, kết nối có dây/không dây.
• Cảm biến ánh sáng: Xem xét hình dáng, kích thước, phạm vi hoạt động, điện áp cấp, dải ánh sáng cảm nhận.

LẮP ĐẶT HỆ THỐNG VÀ THỬ NGHIỆM

Đọc nội dung mục IV và trả lời câu hỏi: Mục đích của thử nghiệm mạch điều khiển sau khi thiết kế là gì? Khi kiểm tra nếu không đạt yêu cầu thì người thiết kế phải làm gì?

Mục đích thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là đo lường các thông số kỹ thuật để kiểm tra, đánh giá hệ thống, từ đó quyết định có cần điều chỉnh thiết bị hay không. Nếu hệ thống không đạt yêu cầu, người thiết kế cần hiệu chỉnh hoặc thay thế thiết bị phù hợp.

Kiểm tra hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng an ninh:

• Tín hiệu đầu ra của cảm biến khi ánh sáng thay đổi.
• Tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển trung tâm đến công tắc thông minh khi trời sáng/tối.
• Sự tác động (bật/tắt) của công tắc thông minh và đèn theo điều kiện ánh sáng.
• Hình ảnh giám sát trên điện thoại qua ứng dụng khi trời sáng/tối.

GỢI Ý

LẬP SƠ ĐỒ KĨ THUẬT

Đọc nội dung mục V. Lập hồ sơ kĩ thuật và trả lời câu hỏi: Các yếu tố nào ảnh hưởng tới bản vẽ thi công của hệ thống điều khiển?

• Bản vẽ thi công phụ thuộc vào bản vẽ xây dựng của ngôi nhà nhằm xác định vị trí lắp đặt của tất cả các thiết bị trong sơ đồ và bản vẽ đi dây của hệ thống.
• Với sơ đồ hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng an ninh:
• Xác định vị trí lắp đặt: bộ điều khiển trung tâm, cảm biến ánh sáng, đèn chiếu sáng và công tắc thông minh.
• Bản vẽ đi dây của hệ thống bao gồm: dây dẫn cấp nguồn cho đèn chiếu sáng (nguồn – công tắc thông minh – đèn), dây dẫn cấp nguồn cho cảm biến (nguồn – cảm biến) và cáp tín hiệu (cảm biến – bộ điều khiển trung tâm).

LUYỆN TẬP

Trong quy trình thiết kế mạch điều khiển, em tự đánh giá bản thân có thể thực hiện các bước nào khi thiết kế một hệ thống điều khiển?

• Cảm biến ánh sáng: điều khiển chiếu sáng an ninh sân vườn, đóng mở rèm cửa sổ,…
• Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm: đóng, cắt và điều khiển máy điều hòa, máy hút ẩm, máy phun sương,…
• Cảm biến đóng, mở cửa: điều khiển đèn chiếu sáng trong các phòng khách, phòng ngủ, phòng bếp, nhà vệ sinh, hành lang, sân vườn; thiết bị chống trộm,…

VẬN DỤNG

--------------- Còn tiếp ---------------