Đồ án Thiết kế và điều khiển tấm lấy sáng mái nhà thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và điều khiển tấm lấy sáng mái nhà thông minh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN TẤM LẤY SÁNG MÁI NHÀ THÔNG MINH GVHD: ThS. NGUYỄN MINH TRIẾT SVTH: VŨ VĂN THƯƠNG MSSV: 11146116 SVTH: ĐỒNG KHẮC VƯƠNG MSSV: 11146149 S K L 0 0 3 8 1 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ Thiết Kế Và Điều Khiển Tấm Lấy Sáng Mái Nhà Thông Minh” Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN MINH TRIẾT Sinh viên thực hiện: VŨ VĂN THƯƠNG MSSV: 11146116 Sinh viên thực hiện: ĐỒNG KHẮC VƯƠNG MSSV: 11146149 Lớp: 111462A Khoá: 2011 - 2015 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015. ii
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS.NGUYỄN MINH TRIẾT Sinh viên thực hiện: VŨ VĂN THƯƠNG MSSV: 11146116 ĐỒNG KHẮC VƯƠNG MSSV: 11146149 1. Tên đề tài: “ Thiết Kế Và Điều Khiển Tấm Lấy Sáng Mái Nhà Thông Minh” 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu:” Hệ thống ngôi nhà thông minh”, “Hệ thống chiếu sáng”(Bách khoa toàn thư). 3. Nội dung chính của đồ án: - Thiết kế cơ cấu lấy sáng điều chỉnh được kích thước 400x600mm - Thiết kế và chế tạo mạch điện - Điều khiển tấm lấy sáng kết hợp với hệ thống đèn trong nhà sao cho: o Lượng ánh sáng đưa vào nhà mong muốn. o Tối ưu năng lượng sử dụng. 4. Các sản phẩm dự kiến Mô hình tấm lấy sáng mái nhà thông minh và điều khiển được như yêu cầu. 5. Ngày giao đồ án: 28/01/2015 6. Ngày nộp đồ án: 27/07/2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) iii
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “ Thiết Kế Và Điều Khiển Tấm Lấy Sáng Mái Nhà Thông Minh” - GVHD: ThS.NGUYỄN MINH TRIẾT. - Họ tên sinh viên: VŨ VĂN THƯƠNG - MSSV: 11146116 Lớp: 111462A - Địa chỉ sinh viên: Phường Tăng Nhơn Phú, Quận 9, TP.Hồ Chí Minh - Số điện thoại: 01643 414 708; Email: vanthuong270292@gmail.com - Họ tên sinh viên: ĐỒNG KHẮC VƯƠNG - MSSV: 11146149 Lớp: 111462A - Địa chì sinh viên: Phường Tăng Nhơn Phú B, Quận 9, TP.Hồ Chí Minh - Số điện thoại: 01685 573 738; Email: Dongkhacvuong@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 31/7/2015 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày . tháng . năm 20 Ký tên iv
5. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những lúc gặp khó khăn trong quá trình nghiên cứu, chúng em xin chân thành cảm ơn đến GVHD Thầy Nguyễn Minh Triết và GVPB Thầy Phạm Bạch Dương đã luôn giúp đỡ và chỉ dẫn chúng em nhiệt tình để chúng em có thể vượt qua và đạt được kết quả như hôm nay. Lời cảm ơn chân thành nhất xin được gửi đến các thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, những người đã giảng dạy và đào tạo cho chúng em trong những tháng ngày qua. Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên lớp 11146 đã chia sẽ các kiến thức, hỗ trợ kĩ thuật, để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này một cách đúng thời hạn. Em xin chân thành cảm ơn! v
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài “Thiết kế và điều khiển tấm lấy sáng mái nhà thông minh” với chức năng chính là tối ưu năng lượng sử dụng, sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với hệ thống đèn trong nhà sao cho ánh sáng vào nhà đủ chiếu sáng cho các hoạt động trong nhà. Cơ cấu gồm mô hình demo nhà có kích thước 600x400(mm) để phục vụ cho việc điều khiển, những tấm lấy sáng được thiết kế ghép lại với nhau và hệ thống mạch điện được thiết kế để điều khiển tấm lấy sáng thông qua cơ cấu truyền động gồm: động cơ bước và bộ truyền đai răng, hệ thống cảm biến. Kết quả thu được sau khi hoàn thành là thiết kế được cơ cấu lấy sáng có đáp ứng như yêu cầu, thiết kế và chế tạo được mạch điện, điều khiển được tấm lấy sáng kết hợp với hệ thống đèn trong nhà. vi
7. ABSTRACTS The main objective of this thesis "Design and control smart sun lightening panel" is to collect sun light and control for house lightening. The structure include model demo house and it has size 600x400 mm service to control, the sun lightening panel are designed to combine each other and circuit system is designed to control the sun lightening panel through actuators includes: step motor, belt driven, sensor system. The result after completing, Designed and controled the sun lightening panel, designed circuit system, controled to combine house lightening. vii
8. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN iii LỜI CAM KẾT iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi MỤC LỤC viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN - 1 - 1.1 Giới thiệu đề tài - 1 - 1.1.1 Lý do chọn đề tài - 1 - 1.1.2 Yêu cầu và giới hạn đề tài - 1 - 1.1.3 Đối tượng nghiên cứu - 1 - 1.1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - 2 - 1.1.5 Phương pháp nghiên cứu - 2 - 1.2. Các công trình nghiên cứu có liên quan - 2 - 1.2.1 Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài - 2 - 1.2.2 Các công trình nghiên cứu trong nước - 4 - CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 7 - 2.1 Cơ sở chiếu sáng - 18 - 2.1.1 Một số khái niệm cơ sở liên quan về ánh sáng - 20 - 2.1.2 Hệ thống chiếu sáng tự nhiên - 7 - 2.1.3 Các loại hệ thống chiếu sáng nhân tạo thường gặp - 7 - 2.1.4 Cơ sở về tiêu chuẩn chiếu sáng - 8 - 2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán sức bền[1] - 9 - 2.3 Cơ sở về phương pháp điều khiển - 15 - 2.4 Các phần mềm - 22 - 2.4.1 Phần mềm IDE[3] - 22 - 2.4.2 Giới thiệu sơ lược về phần mềm SolidWorks 2011[5] - 23 - 2.4.3 Giới thiệu về phần mềm Microsoft Visual Studio 2008 - 24 - CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ - 26 - 3.1 Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống - 26 - viii
9. 3.2 Tính toán hệ thống chiếu sáng[23] - 27 - 3.3 Thiết kế cơ khí - 32 - 3.3.1 Mô hình tấm lấy sáng - 32 - 3.3.2 Các phương án thiết kế - 34 - 3.3.3 Các phương án truyền động[2] - 36 - 3.3.4 Tính toán các chi tiết - 38 - 3.4 Thiết kế phần điện tử - 46 - 3.4.1 Modul Stepper Motor Driver và motor kết nối với Board Arduino - 46 - 3.4.2 Kết nối Led, công tắc và công tắc hành trình với Board Arduino - 51 - 3.5 Giải thuật điều khiển - 53 - CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM - 57 - 4.1 Kết quả thi công cơ khí và mạch điện - 57 - 4.2 Kết quả thi công phần mềm - 59 - 4.2.1 Giao diện điều khiển - 59 - 4.2.2 Kết quả đáp ứng - 60 - CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - 63 - 5.1 Những kết quả đạt được - 63 - 5.2 Những kết quả chưa đạt được và biện pháp khắc phục - 63 - 5.3 Hướng phát triển đề tài - 63 - TÀI LIỆU THAM KHẢO - 65 - PHỤC LỤC A 67 ix
10. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DC : Direct Current PC : Personal Computer ADC : Analog to Digital Converter Lm : Lumen CAD : Computer Aided Design CAM : Computer Aided Manufacturing E : Error SP : Setpoint GTCB : Giá Trị Cảm Biến GTSP : Giá Trị Setpoint SRAM : Static Ramdom Access Memory VB : Visual Basic Cd : Candela Lux : Luxembours UPS : Uninterruptible Power Supplier IDE : Integrated Development Environment VĐK : Vi Điều Khiển AS : Ánh Sáng ĐC : Động Cơ PWM : Pulse Width Modulation I/O : Input/Output IC : Integrated Circuit PIC : Programmable Interface Controllers x
11. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Đặc tính chiếu sáng của các loại đèn thường được sử dụng. - 13 - Bảng 2.2: So sánh hiệu suất phát quang của các đèn.[10] - 13 - Bảng 2.3: So sánh chất lượng chiếu sáng các đèn.[10] - 14 - Bảng 2.4: Tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế trong thiết kế chiếu sáng. - 16 - Bảng 2.5: Tiêu chuẩn độ rọi và độ chói. - 17 - Bảng 2.6: Tiêu chuẩn về hiệu quả năng lượng. - 17 - Bảng 3.1: Các loại đèn led. - 28 - Bảng 3.2: Bảng tham chiếu kích thước đai răng. - 46 - Bảng A1: Thông số kỹ thuật của Arduino UNO. - 68 - xi
12. DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Sơ đồ 2.1: Sơ đồ năng lượng của đèn sợi đốt - 10 - Sơ đồ 2.2: Sơ đồ năng lượng của đèn huỳnh quang. - 10 - Sơ đồ 2.3: Đèn huỳnh quang compact - 11 - Sơ đồ 2.4 : Đèn kết hợp. - 11 - Sơ đồ 3.1: Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống - 26 - Sơ đồ 3.2: Sơ đồ khối chi tiết. - 26 - Sơ đồ 3.3: Sơ đồ động học của động cơ qua bộ giảm tốc. - 38 - Sơ đồ 3.4: Sơ đồ kết nối dây motor. 47 Sơ đồ 3.5: Kết nối cảm biến với board. - 52 - Sơ đồ 3.6: Sơ đồ kết nối led. - 53 - Sơ đồ 3.7: Kết nối công tắc. 54 Sơ đồ 3.8: Lưu đồ giải thuật đọc tín hiệu SP và PV - 55 - Sơ đồ A1: Cấu trúc của ATMega. - 70 - Sơ đồ A2: Sơ đồ CPU của ATMega. - 71 - Sơ đồ A3: Sơ đồ chân của ATMega328. - 72 - Hình ảnh 1.1: Hình ảnh công trình nghiên cứu đưa vào sử dụng thực tế. - 3 - Hình 1.2: Tấm lợp lấy sáng Ampelite( tập đoàn Ampelite của Úc). - 4 - Hình 1.3: Mái gấp FCS BLINDS. - 4 - Hình ảnh 1.4 : Hình ảnh rèm cửa tự động[4]. - 5 - Hình ảnh 1.5 : Hình ảnh giếng trời thực tế. - 6 - Hình ảnh 2.1 : Cửa sổ lấy sáng. - 18 - Hình ảnh 2.2: Kệ ánh sáng - 18 - Hình ảnh 2.3: Ống ánh sáng. - 19 - Hình ảnh 2.4: Yêu cầu chung về chiếu sáng. - 20 - Hình ảnh 2.5: Thanh phẳng chịu lực phức tạp. - 21 - Hình ảnh 2.6: Ứng suất pháp và moment uốn trên mặt cắt ngang. - 22 - Hình ảnh 2.7 : Biểu đồ ứng suất tiếp trên tiết diện chữ nhật của thanh chịu xoắn - 8 - Hình ảnh 2.8 : Hình ảnh rèm cửa kéo bằng tay. - 9 - Hình ảnh 2.9 : Màn trượt ngang tự động điều khiển từ xa. - 9 - xii
13. Hình ảnh 2.10: Giếng trời tự động hoàn toàn. - 16 - Hình ảnh 2.11: Phần mềm IDE - 23 - Hình ảnh 2.12: Hình ảnh phần mềm SolidWorks 2011. - 23 - Hình ảnh 2.13 : Phần mềm Microsoft Visual Studio 2008. - 24 - Hình ảnh 3.1 : Cách gắn đèn. - 27 - Hình ảnh 3.2: Bố trí đèn hạn chế chói lóa. - 30 - Hình ảnh 3.3: Bố trí đèn hạn chế tránh phản chiếu. - 30 - Hình ảnh 3.4: Cách bố trí đèn tránh bóng che. - 31 - Hình ảnh 3.5: Bố trí đèn. - 31 - Hình ảnh 3.6: Mô hình được vẽ qua phần mềm. - 32 - Hình ảnh 3.7: Hình chiếu đứng - 33 - Hình 3.8: Hình chiếu bằng - 33 - Hình 3.9: Hình chiếu cạnh. - 33 - Hình ảnh 3.10: Thiết kế hình tấm lấy sáng dạng 2 mái kết hợp. - 34 - Hình ảnh 3.11: Tấm lấy sáng thiết kế theo kiểu khi mở thì hất ra ngoài. - 35 - Hình ảnh 3.12: Thiết kế tấm lấy sáng dạng từng miếng một mái nhà. - 36 - Hình ảnh 3.13: Động cơ gắn với tấm lấy sáng thông qua trục dẫn gắn vào pully. - 39 - Hình ảnh 3.14 : Động cơ bước. - 42 - Hình ảnh 3.15: Bên trong động cơ bước. - 42 - Hình ảnh 3.16: Cấu tạo của động cơ bước. - 43 - Hình ảnh 4.1: Hình ảnh tấm lấy sáng hoàn chỉnh. - 57 - Hình ảnh 4.2: Mạch điện sau khi thiết kế. - 57 - Hình ảnh 4.3: Driver điều khiển Stepper motor. - 58 - Hình ảnh 4.4 : Cảm biến đo cường độ ánh sáng. - 58 - Hình ảnh 4.5: Bo mạch Arduino. 58 Hình ảnh 4.6: Giao diện chính. - 59 - Hình ảnh 4.7: Giao diện điều khiển. - 59 - Hình ảnh 4.8: Đồ thị đáp ứng chế độ làm việc - 60 - Hình ảnh 4.9: Đáp ứng PV so với SP chế độ nghỉ nghơi. - 60 - Hình ảnh A1: Vị trí chân của bo Arduino. - 68 - xiii
14. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu đề tài 1.1.1 Lý do chọn đề tài Ngày nay, trên thế giới vấn đề về năng lượng không còn là điều mới lạ nữa. Có rất nhiều cuộc hội thảo được tổ chức để bàn về vấn đề này. Càng ngày các nguồn năng lượng có sẵn đang cạn kiệt dần, như là: dầu thô, than Do đó, điểm chính trong các cuộc hội thảo trên thế giới là tiết kiệm năng lượng và đồng thời tìm ra nguồn năng lượng mới nhưng phải đảm bảo nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Ngoài việc tìm ra nguồn năng lượng mới, tiết kiệm năng lượng thì đã có những thiết bị tiết kiệm năng lượng hay là những thiết bị tích lũy năng lượng mặt trời phục vụ cho làm việc, học tập, sinh hoạt như: pin mặt trời, hệ thống cối xoay gió lấy năng lượng từ sức gió Và dễ thấy hơn người ta tiết kiệm năng lượng bằng việc sử dụng các cơ cấu lấy sáng như: ống lấy sáng, kệ lấy sáng, hệ thống cửa kính, rèm cửa nhưng các cơ cấu này chỉ dừng ở mức độ bình thường, không tự động thay đổi được trạng thái hoạt động của nó. Ở Việt Nam, với công nghệ ngày càng phát triển, việc tạo ra một cơ cấu thông minh là điều cần thiết và có thể thực hiện được. Một trong những hướng đi mới trong việc tiết kiệm năng lượng là sử dụng tối đa nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời trong việc chiếu sáng trong nhà, nhà xưởng, văn phòng thế nên nhóm sinh viên đã quyết định chọn thực hiện đề tài “Thiết kế và điều khiển tấm lấy sáng mái nhà thông minh” với mong muốn tìm hiểu và ứng dụng công nghệ mới vào việc lấy ánh sáng mặt trời một cách thông minh và hiệu quả hơn, đáp ứng được vấn đề tiết kiệt năng lượng. 1.1.2 Yêu cầu và giới hạn đề tài Đề tài thực hiện: thiết kế và điều khiển tấm lấy sáng mái nhà thông minh, trong đó: -Thiết kế cơ cấu lấy sáng điều chỉnh được kích thước 400x600(mm). -Thiết kế và chế tạo mạch điện. -Điều khiển tấm lấy sáng kết hợp với hệ thống đèn trong nhà, sao cho: Lượng ánh sáng đưa vào nhà mong muốn. Tối ưu năng lượng sử dụng. 1.1.3 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế tấm lấy sáng mái nhà thông minh. Sau đó xây dựng chương trình trình điều khiển cho tấm lấy sáng kết hợp với hệ thống đèn trong nhà sao cho lượng ánh sáng đủ để phục vụ cho các hoạt động làm việc. - 1 -
15. 1.1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu a. Mục tiêu của đề tài Thiết kế hoàn thiện phần cơ khí là mô hình tấm lấy sáng thông minh và phần mạch điện để điều khiển tấm lấy sáng, giao tiếp tấm lấy sáng - máy tính. Tìm hiểu lý thuyết, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu lấy sáng thường gặp. Tìm hiểu về các tiêu chuẩn chiếu sáng. Tìm hiểu về các loại cảm biến liên quan tới việc đo ánh sáng. Giải quyết được vấn đề tối ưu năng lượng sử dụng. b. Nhiệm vụ nghiên cứu Đồ án nghiên cứu phương pháp điều khiển Tấm lấy sáng để tiết kiệm năng lượng và tự động hóa là dựa vào nhận biết của cảm biến. Cảm biến sẽ thu những tín hiệu thay đổi liên tục từ môi trường và truyền về bộ điều khiển. Bộ điều khiển tiến hành xử lý sao cho Tấm lấy sáng luôn đạt được những góc quay mong muốn để đảm bảo nguồn sáng yêu cầu. 1.1.5 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu tài liệu: nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan đến các cơ cấu lấy sáng, thiết kế cơ khí, điện tử và phần điều khiển, tài liệu về các chuẩn chiếu sáng, tài liệu về cảm biến và datasheet của các IC được sử dụng trong đề tài. Tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm: các đồ án, các thiết kế mạch có liên quan đã được thi công đưa vào sử dụng ổn định, tham vấn trực tiếp của các anh, chị khóa trước và đặc biệt là giảng viên chuyên ngành thuộc Bộ môn Cơ điện tử. Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai: qua những lần thử nghiệm với nguồn sáng từ ánh sáng mặt trời, từ bóng đèn kết hợp với tính toán giải tích mạch để rút ra giải pháp mạch điện tốt nhất. Quy trình tính toán chọn cường độ sáng, chọn số đèn cần cho việc chiếu sáng cũng dựa trên cơ sở lý thuyết và qua thực nghiệm. 1.2. Các công trình nghiên cứu có liên quan 1.2.1 Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài Hiện nay vấn đề để làm sao tiết kiệm được năng lượng và làm thế nào để sử dụng nguồn năng lượng sạch và có sẵn thay cho các nguồn năng lượng đang bị cạn kiệt một cách hiệu quả. Vì thế đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đã và đang thực hiện điển hình như sau:  Màn trượt ngang skylight [6] Hệ thống màn trượt ngang tự động chuyên dùng để che và lấy ánh sáng từ các giếng trời và mái kính từ các tòa nhà, văn phòng, trung tâm mua sắm - 2 -
16. Đặc điểm : Có sử dụng động cơ để điều khiển bán tự động bằng bộ điều khiển. Chi phí cao, không tự động được hoàn toàn. Hình ảnh 1.1: Hình ảnh công trình nghiên cứu đưa vào sử dụng thực tế.  Tấm lợp lấy sáng Ampelite[6] Tấm lợp lấy sáng này được thiết kế giống như những miếng tôn, nhưng có khả năng lấy ánh sáng được, có độ truyền ánh sáng cao. Được sử dụng trong việc thiết kế hệ thống chiếu sáng trong các nhà xưởng, xưởng may Đặc điểm: Khi dùng tấm lợp sáng thì không cần dùng điện để chiếu sáng. Giảm nguy cơ cháy nổ do chập điện. Nhược điểm: phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng tự nhiên, lắp ráp cố định, không tự động được. - 3 -
17. Hình 1.2: Tấm lợp lấy sáng Ampelite( tập đoàn Ampelite của Úc).  Mái gấp FCS BLINDS[19] Mái gấp này được thiết kế giống như cái rèm cửa, có khả năng lấy sáng được và đóng lại khi trời đổ mưa, điều khiển bằng bộ điều khiển hoặc kéo bằng tay. Hình 1.3: Mái gấp FCS BLINDS. 1.2.2 Các công trình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, nói đến vấn đề lấy ánh sáng có sẵn đưa vào sử dụng thì vẫn chưa phổ biến, vẫn đang phụ thuộc rất nhiều vào các thiết bị điện. Các cơ cấu và thiết bị lấy sáng vẫn chưa được tự động hoàn toàn, cũng chỉ ở mức bán tự động hoặc thủ công điển hỉnh như sau:  Rèm cửa tự động [20] - 4 -
18. Đây là loại rèm cửa điều khiển các chế độ bằng remote thông qua việc điều khiển động cơ được thiết kế trong rèm cửa. Có thể đóng mở rèm cửa theo sự mong muốn của người sử dụng. Đặc điểm: Điều khiển tự động theo mong muốn, dễ lắp đặt, dễ sử dụng. Nhược điểm: chỗ nào gắn thì mới có thể nhận ánh sáng được, vẫn phải mất công điều chỉnh chế độ mình mong muốn, chưa tự động hoàn toàn. Hình ảnh 1.4 : Hình ảnh rèm cửa tự động[4].  Giếng trời tự động[21] Cũng giống như rèm cửa tự động. Thiết kế của giếng trời trong đó cũng có động cơ và được điều khiển bằng điều khiển từ xa, thường lắp đặt trên mái nhà hoặc trên tường nơi mà muốn nhận ánh sáng. Đặc điểm: Điều khiển được từ xa một cách dễ dàng thông qua bộ điều khiển. Có hệ thống lưu điện(UPS) trong vòng 48h nếu mất điện thì vẫn hoạt động bình thường. Nhược điểm: giá thành cao, cũng chỉ lấy sáng được trong một phạm vi nhất định. - 5 -
19. Hình ảnh 1.5 : Hình ảnh giếng trời thực tế. - 6 -
20. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở chiếu sáng 2.1.1 Một số khái niệm cơ sở liên quan về ánh sáng[23] Ánh sáng chỉ là một phần của rất nhiều loại sóng điện từ bay trong không gian. Những loại sóng này có cả tần suất và chiều dài, hai giá trị này giúp phân biệt ánh sáng với những dạng năng lượng khác trên quang phổ điện từ. Ánh sáng được phát ra từ vật thể là do những hiện tượng sau: Nóng sáng. Phóng điện. Phát quang điện. Phát sáng quang điện.  Lumen: Đơn vị của quang thông; thông lượng được phát ra trong phạm vi một đơn vị góc chất rắn bởi một nguồn điểm với cường độ sáng đều nhau là một Candela. Một lux là một lumen trên mỗi mét vuông.  Hiệu suất tải lắp đặt: Đây là độ chiếu sáng duy trì trung bình được cung cấp trên một mặt phẳng làm việc ngang trên mỗi Oát công suất với độ chiếu sáng nội thất chung được thể hiện bằng lux/W/m².  Hệ số hiệu suất tải lắp đặt: Đây là tỷ số của hiệu suất tải mục tiêu và tải lắp đặt.  Nguồn phát sáng: Bộ đèn là một đơn vị phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm một hoặc nhiều đèn cùng với các bộ phận được thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị và bảo vệ đèn, và nối đèn với nguồn điện.  Lux: Đây là đơn vị đo theo hệ mét cho độ chiếu sáng của một bề mặt. Độ chiếu sáng duy trì trung bình là các mức lux trung bình đo được tại các điểm khác nhau của một khu vực xác định. Một lux bằng một lumen trên mỗi mét vuông.  Độ cao lắp đặt: Độ cao của đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc.  Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số giữa công suất lumen danh nghĩa của đèn và tiêu thụ điện danh nghĩa, được thể hiện bằng lumen trên oát.  Chỉ số phòng: Đây là một hệ số thiết lập quan hệ giữa các kích thước dự kiến của cả căn phòng và độ cao giữa bề mặt làm việc và bề mặt của đồ đạc.  Hiệu suất tải mục tiêu: Giá trị của hiệu suất tải lắp đặt được xem là có thể đạt được với hiệu suất cao nhất, được thể hiện bằng lux/W/m².  Hệ số sử dụng (UF): Đây là tỷ lệ của quang thông do đèn phát ra tới mặt phẳng làm việc. Đây là đơn vị đo thể hiện tính hiệu quả của sự phối hợp chiếu sáng. - 7 -
21.  Quang thông và cường độ sáng: Đơn vị quốc tế của cường độ sáng I là Candela (cd). Một lumen bằng quang thông chiếu sáng trên mỗi mét vuông (m2) của một hình cầu có bán kính một mét (1m) khi một nguồn ánh sáng đẳng hướng 1 Candela (nguồn phát ra bức xạ đều nhau tại mọi hướng) có vị trí tại tâm của hình cầu. Vậy quang thông do một nguồn ánh sáng đẳng hướng có cường độ I sẽ được tính theo công thức: Quang thông (lm) = 4π × cường độ sáng(cd) . 2.1.2 Hệ thống chiếu sáng tự nhiên Chiếu sáng tự nhiên nghĩa là việc đặt cửa sổ hay các cơ cấu khác để hứng ánh sáng mặt trời cung cấp cho ánh sáng nội bộ bên trong hiệu quả. Khi thiết kế một ngôi nhà người ta chú trọng đến việc chiếu sáng tự nhiên mục đích là để tạo ra sự thoải mái và giảm sử dụng năng lượng. Và các cách dùng để lấy sáng tự nhiên:  Cửa sổ[22] Là cách phổ biến nhất để hứng ánh sáng ban ngày vào không gian bên trong. Do đó khi xây dựng, người ta thường dùng 3 cách sau để hứng ánh sáng hiệu quả hơn: Đặt cửa sổ gần một bức tường màu ánh sáng. Nghiêng hai bên mở cửa sổ để mở bên trong lớn hơn so với mở cửa bên ngoài. Sử dụng một ngưỡng cửa sổ lớn ánh sáng màu cho dự án ánh sáng vào phòng. Hình ảnh 2.1 : Cửa sổ lấy sáng.  Kệ ánh sáng[22] Là cách hiệu quả để tăng cường ánh sáng từ cửa sổ trên đường xích đạo phải đối mặt với cạnh của một cấu trúc, hiệu ứng này được thu bằng cách đặt một kệ kim loại ánh sáng trắng phản chiếu ánh sáng bên ngoài cửa sổ. - 8 -