Bài tập lớn môn thiết kế ngoại vi và kĩ thuật ghép nối (12)

HỆ

THỐNG

KHƠNG

KHÍ,

CẢNH

BÁO

CHẤT

HIỂN

THỊ

NHIỆT

ẨM

LÊN

WEB

Thực hiện : Nhóm 03

LƯỢNG
ĐỘ,

ĐỘ


I. ESP32
• ESP32 kết hợp cả WiFi và Bluetooth chip trên cùng 1 Board phát triển. Nhờ
đó, ESP32 có thể vừa có thể phát tín hiệu điều khiển vừa có thể nhận tín hiệu điều
khiển từ thiết bị khác thơng qua Wifi và Bluetooth.
• Tối ưu hóa trong việc tiêu thụ năng lượng: ESP32 được thiết kế để phù hợp với các
thiết bị di động, các thiết bị và ứng dụng IoT.
• Được tích hợp bên trong các cảm biến như cảm biến nhiệt, bản biến Hall và cảm ứng
chạm.
 Thông số kĩ thuật
CPU: Xtensa Dual-Core LX6
microprocessor.
- Chạy hệ 32 bit
- Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240
MHz
- Tốc độ xung nhịp đọc flash chip
40 Mhz --> 80 Mhz (tùy chỉnh khi
lập trình)
- RAM: 520 KByte SRAM liền chip –
trong đó 8 KB RAM RTC tốc độ cao –
8 KB RAM RTC tốc độ thấp


- Cả hai chip đều có bộ xử lý 32-bit. ESP32 có CPU dual
core 160MHz đến 240MHz CPU trong khi ESP8266 là single
core chạy ở 80MHz

- Khi ESP32 có 2 CPU có nghĩa là nó có thể chạy nhiều tác

vụ, xử lý nhanh hơn
- Về bộ nhớ ESP32 có thêm 4MB External Flash và 520KB

SRAM (static random access memory) trong đó 8 KB RAM
RTC tốc độ cao – 8 KB RAM RTC tốc độ thấp (dùng ở chế
độ DeepSleep).
- Điểm vượt trội của ESP32 với ESP8266 chình là cơng
nghệ Bluetooth và Ultra Low Power.
- ESP32 hỗ trợ Bluetooth 4.2 và BLE (Bluetooth Low
Energy). Việc hỗ trợ cả bluetooth khiến ESP32 có thể tương
tác với các thiết bị như là bàn phím, chuột, điện thoại khi mà
khơng có wifi.
- Ultra Low Power giải quyết vấn đề năng lượng cho ESP
bởi vì sử dụng Wi-Fi sẽ rất ngốn điện đặc biệt khi chúng ta
sử dụng pin phải tính tốn rất kĩ.

ESP32
VÀ
ESP8266


II. DHT22

 DHT22 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm có độ chính xác cao. Cảm biến này đo các giá
trị độ ẩm tương đối. Nó sử dụng phần tử cảm biến điện dung để đo Độ ẩm.
Cấu tạo
 Cảm biến DHT22 bao gồm một phần tử cảm biến độ ẩm điện dung và một điện trở
nhiệt để cảm nhận nhiệt độ.
 Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất nền giữ ẩm làm chất điện môi giữa
chúng

 Để đo nhiệt độ, cảm biến này sử dụng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm
giảm giá trị điện trở của nó khi nhiệt độ tăng
1

Vcc

2

Data

3

NC

4

Groun
d

Nguồn 3.3V đến 5V
Đầu ra cả nhiệt độ và độ ẩm thơng qua dữ
liệu nối tiếp
Khơng có kết nối và do đó khơng sử dụng
Nối đất


- DHT11 và DHT22 (AM2302) là cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số đo
nhiệt độ và độ ẩm. Chúng trông rất giống nhau và hoạt động theo
cùng một cách, nhưng có thơng số kỹ thuật khác nhau.

DHT11
VÀ
DHT22

- Cả hai cảm biến đều có thể được cấp nguồn bằng 3.3V
hoặc 5V. Vì vậy có thể dễ dàng sử dụng chúng trong các dự
án Arduino hoặc ESP.
- Cảm biến DHT22 có độ phân giải tốt hơn và phạm vi đo
nhiệt độ và độ ẩm rộng hơn. Tuy nhiên, nó đắt hơn một chút
và chỉ có thể yêu cầu đọc với khoảng thời gian 2 giây.
- Mặc dù có sự khác biệt nhưng cả hai hoạt động theo cách
tương tự và có thể sử dụng cùng một code để đọc nhiệt độ
và độ ẩm. Chúng ta chỉ cần chọn trong code loại cảm biến
đang sử dụng..


III. CẢM BIẾN BỤI GP2Y1010AU0F
GP2Y10 là dòng cảm biến dùng để đo mật độ bụi trong khơng khí gồm có 3 bộ phận chính: IR led,
Phototransistor, Amplifer
Nguyên lí hoạt động
Cảm biến đo các hạt bụi PM2.5
Khi các hạt bụi lọt vào lỗ ở trên cảm biến, đèn hồng ngoại IR sẽ phát tín hiệu và bị các hạt bụi dội
lại vào phototransistor lúc này điện áp từ phototransistor được đưa đến amplifer (mạch khuếch
đại) và xuất ra chân Vo.
Sau khi đo xong, chúng ta cần chuyển đổi từ analog sang vol rồi sang mg/m^3 tuong ứng 0.5V =
0.1mg/m^3

Tại sao gọi là Dust sensor PM2.5? Ở đây, PM có
nghĩa là chất dạng hạt (Particulate Matter)
Cịn con số 2.5 là chỉ kích thước có đường kính

nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 micromet (1/triệu mét).


Bảng kết nối và chức năng
các chân









Thông số kĩ thuật
Mức tiêu thụ hiên tại thấp: tối đa 20mA
Điện áp hoat động điển hình: 4,5V đên 5,5V
Kích thước bụi tối thiểu có thể phát hiên: 0,5um
Phạm vi cảm biến mật đơ bụi: lên đến 580 ug/m3
Thời gian cảm biến: ít hơn 1s
Kích thước 1,81 x 1,18 x 0,69"(46,0x 30,0x
17,6mm)


I V. N G U Y Ê N L Í H O Ạ T Đ Ộ N G

Nguyên lí chung

- Sơ đồ khối hệ thống

- Sơ đồ nguyên lí

- Các cảm biến chất lượng khơng khí, cảm
biến bụi đo giá trị các chỉ số về nồng độ bụi và
chất lượng khơng khí liên tục rồi đưa các giá trị
lên Webserver của ESP32 để hiển thị cho
người sử dụng thông qua việc hiển thi các giá
trị cùng với biểu đồ trực quan các giá trị đo
được trong khoảng thời gian thực cho người
sử dụng biết được không chỉ hiện tại mà cả
các chỉ số đã đọc khoảng thời gian trước đó.
- Cảm biến nhiệt độ độ ẩm cũng sẽ đọc và hiển
thị giá trị lên web. Khi khối sử lý trung tâm phát
hiện có các chỉ số vượt mức đã quy định, sẽ
lập tức thông báo trên giao diện web bằng hình
thức chuyển đỏ thanh thơng báo và gửi tin
nhắn trực tiếp đến messenger của người sử
dụng đã đăng kí để nhắc nhở về tình trạng
khơng khí hơm nay. Để người sử dụng có các
biện pháp xử lý phù hợp khi ở nhà hoặc khi ra
ngoài học tập, làm việc.


Khối cảm biến bụi
Ở đây ta thấy có 2 bộ phận dùng để truyền nhận hồng ngoại (IR
LED và Phototransistor). 2 bộ phận này được đặt chệch gốc với
nhau. Khi có bụi bay vào, tia hồng ngoại từ IR LED sẽ bị dội vào
Phototransistor, lúc này điện áp từ phototransistor sẽ được đưa đến
mạch khuếch đại và xuất ra chân V0. Do đó để đọc được thơng số
từ cảm biến bụi thì chân V0 của cảm biến được kết nối với chân

GPIO36, một trong những chân ADC1 trên Kit để đọc được giá trị
cần đo.

Khối cảm biến độ ẩm nhiệt độ
Cảm biến DHT22 được kết nối qua chuẩn giao tiếp một dây, do đó
chân tín hiệu của cảm biến được kết nối với chân D4 của Kit ESP32.
Dải điện áp hoạt động của cảm biến thuộc khoảng 3.3V-5V, vì vậy
chân VCC của cảm biến được đấu nối chung với chân 3v3 của Kit

Khối cảm biến khơng khí
Chân tín hiệu A0 của cảm biến MQ135 được kết nối với chân GPIO32
của Kit ESP32 để thực hiện q trình đọc tín hiệu analog, mặt khác
cảm biến MQ135 hoạt động ở dải điện áp 5v do đó chân VCC được
kết nối với chân Vin của Kit ESP32.


V. KẾ T QUẢ

Giao diện Web

Mạch thực tế

Hướng phát triển
 Phát triển ứng dụng điện thoại
(mobie app) hiển thị, thống báo
và điều khiển.
 Kết hợp việc đọc giá trị với các
đầu ra khác trong hệ thống IoT
để điều khiển ví dụ như bật quạt
hoặc điều hòa khi nhiệt độ cao…

 Lưu trữ dữ liệu đo được thông
qua MQTT server và Database.
 Gửi email báo cáo thông số được
lưu trữ trên file excel cho người
sử dụng.
 Thêm hệ thống user, thiết kế hệ
thống đăng kí cho nhiều người sử
dụng.


NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN

Hồng Đăng Phương

B18DCDT188

Trần Đăng Hải

B18DCDT164

Phạm Đình Hưng

B18DCDT103

Nguyễn Du

B18DCDT028

Nguyễn Khắc Đông

B18DCDT052


SLIDE TITE
CHÚNG EM XIN CẢM ƠN