7 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM Tháng 12 Năm 2023 ĐỀ TÀI: NGUYÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN ÁNH SÁNG BH1750 ARDUINO VÀ CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG HC-SR501 ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH Nhóm 6 Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Bích Ngọc Sinh viên thực hiện : Trương Nguyễn Hải Triều : Võ Văn Nhân : Nguyễn Quốc Kha : Đinh Văn Hoàng Lớp : DV22B  MỤC LỤC  MỤC LỤC 2 LỜI MỞ ĐẦU 6 PHẦN 1: NGUYÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN ÁNH SÁNG VÀ CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Cảm biến ánh sáng 7 1.1.1 Khái niệm về ánh sáng 7 a Khái niệm .7 b Ứng dụng .7 1.1.2 Khái niệm về cảm biến ánh sáng 8 1.1.3 Phân loại của cảm biến ánh sáng 9 1.1.4 Nguyên lý hoạt động 12 1.1.5 Đặc điểm 12 1.1.6 Ứng dụng cảm biến ánh sáng 13 1.1.7 Ưu điểm & Nhược điểm 13 1.2 Cảm biến chuyển động 14 1.2.1 Khái niệm về chuyển động .14 a Khái niệm .14 b Ứng dụng .14 1.2.2 Khái niệm vè cảm biến chuyển động .14 1.2.3 Phân loại về cảm biến chuyển động 15 1.2.4 Nguyên lý hoạt động 16 1.2.5 Lợi ích .17 1.2.6 Ứng dụng cảm biến chuyển động 19 1.2.7 Ưu điểm & Nhược điểm 20 [2] PHẦN 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ VỀ ĐÈN CHIẾU SÁNG NGOÀI TRỜI THÔNG MINH 2.1 Ý tưởng 21 2.2 Lựa chọn linh kiện 22 2.2.1 Thiết bị cảm biến ánh sáng BH1750 Arduino .22 a Thông số 22 b Tính năng 22 c Ứng dụng 23 d Sơ đồ hình vẽ minh họa 23 2.2.2 Thiết bị cảm biến chuyển động HC-SR501 24 a Thông số 24 b Chế độ đo 24 c Ứng dụng 25 d Sơ đồ hình vẽ minh họa 25 2.2.3 Bóng đèn LED 25 2.2.4 Arduno Uno R3 26 a Giới thiệu 26 b Thông số kỹ thuật 26 c Sơ đồ minh họa 27 2.2.5 ESP 8266 28 a Giới thiệu 28 b Thông số kĩ thuật .28 c Sơ đồ hình vẽ minh họa 29 2.2.6 Dây cáp Arduino Uno R3 29 a Thông số 29 b Tính năng 30 2.2.7 Transistor trường FET .30 a Giới thiệu 30 b Cấu tạo .32 c Nguyên lí hoạt động 33 2.3 Ghép nối 34 a Sơ đồ kết nối 34 [3] 2.4 Nguyên lý làm việc 34 2.5 Code .35 2.5.1 Hướng dẫn chạy phần mềm Arduino 35 2.5.2 Chương trình phần mềm 41 2.6 Đánh giá ưu/ nhược điểm của mô hình 43 2.6.1 Ưu điểm 43 2.6.2 Nhược điểm 44 2.7 Phạm vi ứng dụng 44 2.8 Xu hướng phát triển 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO tailieuxanh_bai_giang_ky_thuat_do_luong_dien_dien_tu_6669.p df ky_thuat_do_luong_dai_luong_dien_k50.pdf https://w7cloud.com/how-to-design-network/ https://www.researchgate.net/publication/337145139 The Role of Packe t Tracer in Learning Wireless Networks and Managing IoT Devices https://github.com/SmartHome-Automation/Cisco Packet Tracer [4] [5] LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống của chúng ta đèn khá là thông dụng, mặc dù nhiều người thường xem đèn ngoài trời chỉ đơn giản là một phần của thiết kế ngoại thất, nhưng thực tế là chúng có khả năng biến đổi hoàn toàn không gian xung quanh chúng và đem lại nhiều lợi ích hơn mà bạn có thể tưởng tượng Đèn ngoài trời thông minh không chỉ là nguồn ánh sáng đơn thuần, mà còn là công cụ mạnh mẽ để tối ưu hóa sự tiện nghi, an ninh và sáng tạo trong cuộc sống hàng ngày của bạn Hãy cùng tôi khám phá những lợi ích đáng kinh ngạc mà đèn ngoài trời thông minh có thể mang lại Đèn thông minh không chỉ là một phần của cuộc sống hiện đại mà còn mang lại nhiều lợi ích về tiết kiệm năng lượng, tiện ích và sáng tạo trong việc tạo môi trường sống tốt hơn Đèn ngoài trời thông minh là một thiết bị chiếu sáng được thiết kế để tận dụng các tính năng của công nghệ thông minh, như điều khiển từ xa, thay đổi màu sắc và cường độ ánh sáng, hoặc tự động hóa theo các yếu tố môi trường Đèn ngoài trời thông minh có thể giúp bạn tạo ra những không gian sống và làm việc đẹp mắt, tiết kiệm năng lượng và chi phí, và an toàn hơn cho bạn và gia đình Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn về các loại đèn ngoài trời thông minh hiện nay, cách chọn và lắp đặt chúng, cũng như một số lợi ích và ưu điểm của chúng so với các loại đèn thông thường [6] 1.1Cảm biến ánh sáng 1.1.1: Ánh sáng a Khái niệm: Ánh sáng là một dạng năng lượng điện từ, diễn ra trong dạng sóng điện từ và được truyền qua không gian dưới dạng các phôtôn Điều này có thể được mô tả như sau: Sóng điện từ: Ánh sáng được xem xét dưới góc độ sóng điện từ, trong đó nó là sự lan truyền của dao động của trường điện và trường từ qua không gian Ánh sáng có các đặc tính như bước sóng (độ dài của một chu kỳ dao động), tần số (số lần dao động trong một giây), và độ phân cực (hướng của dao động sóng) Phôtôn: Ánh sáng cũng có thể được xem xét theo góc độ hạt tử, trong đó nó là một dãy các hạt gọi là photon Mỗi photon mang một lượng năng lượng nhất định và di chuyển với tốc độ cố định trong không khí Mô hình này giúp giải thích nhiều hiện tượng ánh sáng, như hiện tượng quang điện và hiện tượng giao thoa ánh sáng Sự truyền và tương tác: Ánh sáng có khả năng truyền qua các chất khác nhau, nhưng tương tác với chúng theo nhiều cách khác nhau Nó có thể bị hấp thụ bởi vật chất, phản xạ khỏi bề mặt, gặp hiện tượng giao thoa khi đi qua một khe hẹp, và gập ánh sáng khi chuyển qua các môi trường có chỉ số khúc xạ khác nhau, chẳng hạn như khi ánh sáng chuyển qua nước Màu sắc: Ánh sáng có màu sắc khác nhau dựa trên tần số của sóng điện từ Tổng hợp của tất cả các màu sắc tạo ra ánh sáng trắng, trong khi các màu riêng lẻ tạo ra quang phổ màu Hiện tượng này có thể được mô tả bằng bánh xe màu sắc hoặc mô hình sóng ánh sáng b Ứng Dụng: Ánh sáng có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống và khoa học Dưới đây là một số ví dụ về các ứng dụng của ánh sáng: [7] Chiếu sáng: Ánh sáng là ứng dụng cơ bản nhất và phổ biến nhất của nó Đèn sử dụng ánh sáng để tạo ra môi trường chiếu sáng trong các ngôi nhà, công trình, đường phố và nhiều nơi khác Công nghệ LED hiện đại đã tạo ra đèn chiếu sáng hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng Truyền thông điện từ: Ánh sáng cũng là một phương tiện quan trọng trong truyền thông điện từ Tín hiệu ánh sáng được sử dụng trong việc truyền dữ liệu qua các thiết bị như sợi quang, cho phép truyền tải thông tin với tốc độ cao và khoảng cách xa Y học: Trong lĩnh vực y học, ánh sáng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như hình ảnh chụp X-quang, MRI (tạo hình từ cảm biến), ánh sáng laser trong phẫu thuật, và cả sử dụng ánh sáng để điều trị một số bệnh như hỏa tiễn laser để điều trị mắt kính cận Hiệu ứng thẩm mỹ và nghệ thuật: Ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong nghệ thuật và thiết kế Nó có thể tạo ra hiệu ứng thẩm mỹ đặc biệt trong các tác phẩm nghệ thuật, kiến trúc, và trang trí nội thất Nghiên cứu khoa học: Ánh sáng là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu khoa học Các loại máy móc và thiết bị sử dụng ánh sáng để quan sát và phân tích hiện tượng như phổ quang phổ và phân tích phổ học Công nghệ màn hình: Các thiết bị hiển thị như màn hình TV, máy chiếu, màn hình máy tính sử dụng ánh sáng để tạo ra hình ảnh và hiển thị thông tin Nghiên cứu thiên văn: Thiên văn học phụ thuộc vào ánh sáng để quan sát và hiểu về vũ trụ Khi ánh sáng từ các thiên thể xa tới trái đất, nó mang thông tin quan trọng về cấu trúc và tính chất của các hành tinh, ngôi sao, và thiên thể xa An ninh và giám sát: Ánh sáng có thể được sử dụng trong các hệ thống an ninh và giám sát để theo dõi và ghi lại hoạt động trong các khu vực quan trọng, ví dụ như hệ thống camera giám sát Yêu cầu về sức khỏe: Ánh sáng có tác động lớn đến sức khỏe của con người Nó được sử dụng để điều chỉnh chu kỳ giấc ngủ, điều trị các rối loạn ánh sáng và tạo môi trường thích hợp cho sức khỏe 1.1.2 Khái niệm về cảm biến ánh sáng Cảm biến ánh sáng là một thiết bị hoặc bộ phận công nghệ được sử dụng để phát hiện mức độ ánh sáng trong môi trường xung quanh và chuyển đổi thông tin về ánh sáng thành tín hiệu điện hoặc số học Cảm biến ánh sáng có khả năng đo lường mức độ chiếu sáng, cường độ sáng, hoặc thậm chí cả màu sắc của ánh sáng [8] Cảm biến ánh sáng thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: Điều khiển ánh sáng tự động: Trong ngôi nhà thông minh hoặc các hệ thống chiếu sáng công nghiệp, cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để tự động điều chỉnh độ sáng của đèn dựa trên mức độ ánh sáng tự nhiên trong phòng, giúp tiết kiệm năng lượng và tạo môi trường thoải mái hơn cho người dùng Bảo vệ mắt: Cảm biến ánh sáng có thể được tích hợp trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động hoặc máy tính bảng để điều chỉnh độ sáng màn hình tự động dựa trên mức độ ánh sáng xung quanh, giúp bảo vệ mắt khỏi tác động quá mức của ánh sáng mạnh Điều khiển thiết bị ngoại trời: Trong ứng dụng ngoại trời như đèn đường, đèn đường phố, hoặc đèn chiếu sáng công cộng, cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để tự động bật/tắt đèn vào ban đêm và ban ngày để tiết kiệm năng lượng 1.1.3 Phân loại của cảm biến ánh sáng Cảm biến ánh sáng có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm nguyên lý hoạt động, ứng dụng, và loại ánh sáng mà chúng có khả năng phát hiện Dưới đây là một số phân loại phổ biến của cảm biến ánh sáng: Cảm biến ánh sáng phát quang (Photocell): Cảm biến này thay đổi trở kháng dựa trên lượng ánh sáng mà nó nhận được Điều này thường được sử dụng trong đèn đường tự động hoặc hệ thống chiếu sáng trong nhà Cảm biến ánh sáng dựa trên diode phát quang (Photodiode): Cảm biến này phát hiện ánh sáng bằng cách sử dụng một diode phát quang để [9] chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như đọc mã vạch hoặc trong các máy ảnh kỹ thuật số Cảm biến ánh sáng môi trường (Ambient Light Sensor): Cảm biến này được sử dụng để đo lượng ánh sáng tự nhiên trong môi trường và điều chỉnh độ sáng của màn hình hoặc đèn tự động tùy thuộc vào điều kiện ánh sáng Cảm biến ánh sáng trong các thiết bị di động: Các thiết bị như điện thoại di động và máy tính bảng thường sử dụng cảm biến ánh sáng để điều chỉnh độ sáng màn hình và tiết kiệm pin Cảm biến ánh sáng dùng cho đèn giao thông: Đèn giao thông thông minh thường sử dụng cảm biến ánh sáng để phát hiện sự thay đổi trong điều kiện ánh sáng và điều chỉnh đèn giao thông tự động Cảm biến ánh sáng sử dụng tầm nhìn (Visible Light Sensors): Phát hiện ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt người, nằm trong phổ ánh sáng tròn quanh [10]