BÁO cáo môn THIẾT kế NGOẠI VI và kỹ THUẬT GHÉP nối đề tài hệ THỐNG CẢNH báo CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ, HIỂN THỊ NHIỆT độ, độ ẩm lên WEB

BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ I
***

BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
Giảng viên hướng dẫn

: Trần Thu Hà

Nhóm

: 03

Sinh viên thực hiện

: Hồng Đăng Phương
Trần Đăng Hải

- B18DCDT188
- B18DCDT164


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT

GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
Phạm Đình Hưng

- B18DCDT103

Nguyễn Du

- B18DCDT028

Nguyễn Khắc Đông

- B18DCDT052


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB

Mục Lục
LỜI MỞ ĐẦU

3

PHẦN I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

4

1.1.

ESP32

4

1.1.1.

Giới thiệu chung

4

1.1.2.

Thông số kĩ thuật

4

1.1.3.

So sánh ESP32 và ESP8266

8

1.2.

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

9

1.2.1.

Giới thiệu chung

9

1.2.2.

Cấu tạo

9

1.2.3.

Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật

10

1.2.4.

So sánh DHT22 và DHT11

10

Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F

11

1.3.

1.3.1.

Giới thiệu chung và cách hoạt động

11

1.3.2.

Bảng kết nối và chức năng các chân cảm biến

13

1.3.3.

Thông số kỹ thuật

13

PHẦN II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

14

2.1.

Sơ đồ khối hệ thống

14

2.2.

Sơ đồ nguyên lý

14

2.3.

Nguyên lý hoạt động

15

2.3.1.

Nguyên lý chung

15

2.3.2.

Nguyên lý từng khối

15

PHẦN III. KẾT QUẢ

17

3.1.

Giao diện web

17

3.2.

Hướng phát triển

20

LỜI CẢM ƠN

21


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB

LỜI MỞ ĐẦU
Mỗi giai đoạn phát triển của lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cách
mạng về khoa học kỹ thuật. Và ngày nay, cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nên
những thay đổi đáng kể cuộc sống của chúng ta ở hiện tại và trong tương lai. Với sự phát
triển của Internet, Smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm biến, Internet of Things
(IOT) đang trở thành xu hướng mới của thế giới. IOT là một mạng lưới các vật thể được
gắn các cảm biến hoặc hệ thống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với nhau để thu
thập và trao đổi dữ liệu. Các vật thể trong mạng lưới này có thể được kết nối với mạng
Internet cho mục đích điều khiển và giám sát từ xa. Việc chúng ta vào nhà, mở cửa, đèn
sẽ tự động sáng ở chỗ ta đang đứng, điều hòa sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ, nhạc sẽ tự
động bật lên, ... Những điều chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng mà chúng ta thường
xem, đang dần trở thành hiện thực với công nghệ IOT.

Ngày nay, mức độ ô nhiễm tăng lên theo thời gian do nhiều yếu tố như sự gia tăng
dân số, gia tăng sử dụng phương tiện, q trình cơng nghiệp hóa và đơ thị hóa dẫn đến
những tác hại đối với con người do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của những người
tiếp xúc với nó. Vì vậy, chúng ta cần theo dõi chỉ số chất lượng khơng khí. Trong dự án
này, chúng em sẽ tạo ra Hệ thống giám sát chỉ số chất lượng khơng khí dựa trên IoT, trong
đó chúng em sẽ theo dõi chỉ số chất lượng khơng khí qua Webserver. Khi sử dụng cảm
biến chất lượng khơng khí MQ135 có thể phát hiện mức độ ơ nhiễm khơng khí khác nhau.
Ngồi ra, chúng em cịn đo nhiệt độ, độ ẩm thông qua cảm biến DHT22, độ bụi bằng cảm
biến bụi GP2Y1010AU0F và tất cả dữ liệu đọc được sẽ gửi lên Web cũng như gửi về
messenger.
Thiết kế, xây dựng một hệ thống iot để hiển thị dữ liệu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
và trạng thái led. Sử dụng ESP32 để truyền nhận dữ liệu. Xây dựng 1 trang web cơ bản để
hiện thị dữ liệu đọc được từ cảm biến và thông báo cho người sử dụng biết khi chất lượng


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
khơng khí khơng được tốt.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
PHẦN I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. ESP32
1.1.1. Giới thiệu chung
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.

Hình 1.1. Sơ đồ chân ESP32
1.1.2. Thơng số kĩ thuật
❖ CPU
- 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 (dùng ở chế độ DeepSleep).
❖ Hỗ trợ 2 giao tiếp không dây


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
- Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i
- Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE
❖ Hỗ trợ tất cả các loại giao tiếp
- 2 cổng 8-bit DACs (digital to analog)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT

GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
- 16 cổng Analog (ADC) 12-bit
- 2 cổng I2C
- 3 cổng UART
- 3 cổng SPI (1 cổng cho chip FLASH)
- 2 cổng I2S
- SD card /SDIO/MMC host
- Slave (SDIO/SPI)
- Hỗ trợ Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588
- CAN bus 2.0
- IR (TX/RX)
- Băm xung PWM (tất cả các chân)
- Ultra low power analog pre-amplifier
❖ Cảm biến tích hợp trên chip ESP32
- 1 cảm biến Hall (cảm biến từ trường)
- 1 cảm biến đo nhiệt độ
- Cảm biến chạm (điện dung) với 10 đầu vào khác nhau.
❖ Nguồn điện hoạt động
- Nhiệt độ hoạt động -40 + 85C
- Điện áp hoạt động: 2.2-3.6V
- Số cổng GPIOs: 34
❖ Chức năng của các chân GPIO
⮚ Chỉ đầu vào các chân
GPIO từ 34 đến 39 là GPI - chân chỉ đầu vào. Các chân này khơng có điện trở
kéo lên hoặc kéo xuống bên trong. Chúng khơng thể được sử dụng làm đầu ra, vì
vậy chỉ sử dụng các chân này làm đầu vào: GPIO34, GPIO35, GPIO36, GPIO39.
⮚ Đèn flash SPI tích hợp
GPIO 6 đến GPIO 11 được hiển thị trong một số bảng phát triển ESP32. Tuy

BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
nhiên, các chân này được kết nối với đèn flash SPI tích hợp trên chip ESPWROOM-32 và khơng được khuyến khích cho các mục đích sử dụng khác. Vì vậy,
khơng sử dụng các chân này trong các dự án:
●
●
●
●

GPIO 6 (SCK / CLK)
GPIO 7 (SDO / SD0)
GPIO 8 (SDI / SD1)
GPIO 9 (SHD / SD2)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
● GPIO 10 (SWP / SD3)
● GPIO 11 (CSC / CMD)
⮚ GPIO cảm ứng điện dung
ESP32 có 10 cảm biến cảm ứng điện dung bên trong. Chúng có thể cảm nhận
được các biến thể của bất cứ thứ gì chứa điện tích, như da người. Vì vậy, họ có thể
phát hiện các biến thể gây ra khi chạm vào các GPIO bằng ngón tay. Các chân này
có thể dễ dàng tích hợp vào các miếng đệm điện dung, và thay thế các nút cơ học.

Các chân cảm ứng điện dung cũng có thể được sử dụng để đánh thức ESP32.
Các cảm biến cảm ứng bên trong đó được kết nối với các GPIO sau:
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

T0 (GPIO 4)
T1 (GPIO 0)
T2 (GPIO 2)
T3 (GPIO 15)
T4 (GPIO 13)
T5 (GPIO 12)
T6 (GPIO 14)
T7 (GPIO 27)
T8 (GPIO 33)
T9 (GPIO 32)

⮚ Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC)
ESP32 có các kênh đầu vào ADC 18 x 12 bit (trong khi ESP8266 chỉ có ADC
1x 10 bit). Đây là các GPIO có thể được sử dụng làm ADC và các kênh tương ứng:
●
●
●

●
●
●
●
●
●

ADC1_CH0 (GPIO 36)
ADC1_CH1 (GPIO 37)
ADC1_CH2 (GPIO 38)
ADC1_CH3 (GPIO 39)
ADC1_CH4 (GPIO 32)
ADC1_CH5 (GPIO 33)
ADC1_CH6 (GPIO 34)
ADC1_CH7 (GPIO 35)
ADC2_CH0 (GPIO 4)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
●
●
●
●

ADC2_CH1 (GPIO 0)
ADC2_CH2 (GPIO 2)
ADC2_CH3 (GPIO 15)

ADC2_CH4 (GPIO 13)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
●
●
●
●
●

ADC2_CH5 (GPIO 12)
ADC2_CH6 (GPIO 14)
ADC2_CH7 (GPIO 27)
ADC2_CH8 (GPIO 25)
ADC2_CH9 (GPIO 26)

Các kênh đầu vào ADC có độ phân giải 12 bit. Điều này có nghĩa là bạn có thể
nhận được các số đọc tương tự từ 0 đến 4095, trong đó 0 tương ứng với 0V và 4095
đến 3,3V. Cũng có thể đặt độ phân giải của các kênh trên mã, cũng như phạm vi
ADC.
⮚ Bộ chuyển đổi Digital sang Analog (DAC)
Có 2 kênh DAC 2 x 8 bit trên ESP32 để chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành
đầu ra tín hiệu điện áp tương tự. Đây là các kênh DAC:
● DAC1 (GPIO25)
● DAC2 (GPIO26)
⮚ GPIO RTC
Có hỗ trợ GPIO RTC trên ESP32. Các GPIO được chuyển đến hệ thống con

công suất thấp RTC có thể được sử dụng khi ESP32 đang ở chế độ ngủ sâu. Các
GPIO RTC này có thể được sử dụng để đánh thức ESP32 khỏi chế độ ngủ sâu khi bộ
đồng xử lý Công suất cực thấp (ULP) đang chạy. Các GPIO sau có thể được sử dụng
làm nguồn đánh thức bên ngoài.
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

RTC_GPIO0 (GPIO36)
RTC_GPIO3 (GPIO39)
RTC_GPIO4 (GPIO34)
RTC_GPIO5 (GPIO35)
RTC_GPIO6 (GPIO25)
RTC_GPIO7 (GPIO26)
RTC_GPIO8 (GPIO33)
RTC_GPIO9 (GPIO32)
RTC_GPIO10 (GPIO4)
RTC_GPIO11 (GPIO0)
RTC_GPIO12 (GPIO2)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT

GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
●
●
●
●

RTC_GPIO13 (GPIO15)
RTC_GPIO14 (GPIO13)
RTC_GPIO15 (GPIO12)
RTC_GPIO16 (GPIO14)


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
● RTC_GPIO17 (GPIO27)
⮚ PWM
Bộ điều khiển ESP32 LED PWM có 16 kênh độc lập có thể được cấu hình để
tạo tín hiệu PWM với các đặc tính khác nhau. Tất cả các chân có thể hoạt động như
đầu ra đều có thể được sử dụng làm chân PWM (GPIO từ 34 đến 39 không thể tạo
PWM).
Để đặt tín hiệu PWM, bạn cần xác định các thơng số này trong mã:
●
●
●
●

Tần số của tín hiệu;
Chu kỳ nhiệm vụ;
Kênh PWM;
GPIO nơi bạn muốn xuất tín hiệu.

⮚ I2C
ESP32 có hai kênh I2C và bất kỳ chân nào cũng có thể được đặt làm SDA hoặc
SCL. Khi sử dụng ESP32 với Arduino IDE, các chân I2C mặc định là:
● GPIO 21 (SDA)
● GPIO 22 (SCL)
⮚ SPI
Theo mặc định, ánh xạ pin cho SPI là:
SPI

MOSI

MOSI

CLK

CS

VSPI

GPIO23

GPIO19

GPIO18

GPIO5

HSPI

GPIO13

GPIO12

GPIO14

GPIO15

⮚ Ngắt
Tất cả các GPIO có thể được cấu hình như ngắt.
⮚ Cảm biến hiệu ứng Hall tích hợp ESP32
ESP32 cũng có cảm biến hiệu ứng hội trường tích hợp để phát hiện những thay
đổi trong từ trường xung quanh nó.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
1.1.3. So sánh ESP32 và ESP8266
❖ Tổng quan:
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. Chúng ta đều biết
mỗi vi xử lý đều phải có một CPU (core) để làm nhiệm vụ là trung tâm xử lý mọi
hoạt động. Khi ESP32 có 2 CPU có nghĩa là nó có thể chạy nhiều tác vụ, xử lý
nhanh hơn.

BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
Các module này đều đi kèm với các ngoại vi hỗ trợ nhiều loại giao thức như
SPI, I2C, UART, ADC, DAC, PWM. ESP8266 là 17 chân GPIO, ADC độ phân
giải 10
bit, 8 kênh PWM mềm trong khi đó ESP 32 có tới 30/36 chân GPIO, 18 kênh ADC
độ phân giải 12-bit, 16 kênh PWM mềm, Touch Sensor, Hall Effect Sensor…
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
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.
1.2. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22
1.2.1. Giới thiệu chung
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. Để đo
nhiệt độ, nó sử dụng nhiệt điện trở NTC. Cảm biến này cũng có thể được sử dụng trong
các điều kiện khắc nghiệt. Nó có sẵn dưới dạng cảm biến cũng như Mô-đun.
1.2.2. 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. Thay đổi giá trị điện dung xảy ra với sự thay đổi
của các mức độ ẩm. IC đo, xử lý các giá trị điện trở đã thay đổi này và chuyển chúng
thành dạng kỹ thuật số.

-

Để đo nhiệt độ, cảm biến này sử dụng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
giảm giá trị điện trở của nó khi nhiệt độ tăng. Để có được giá trị điện trở lớn hơn ngay
cả đối với sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ, cảm biến này thường được làm bằng gốm
bán dẫn hoặc polymer.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
1.2.3. Sơ đồ chân và thơng số kỹ thuật
❖ Sơ đồ chân

Hình 1.2. Sơ đồ chân DHT22
1

Vcc

Nguồn 3.3V đến 5V

2

Data

Đầu ra cả nhiệt độ và độ ẩm thơng qua dữ liệu nối tiếp

3

NC

Khơng có kết nối và do đó khơng sử dụng

4

Ground Nối đất

❖ Thơng số kỹ thuật:
● Nguồn sử dụng: 3~5VDC.
● Dịng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
● Đo tốt ở độ ẩm 0100%RH với sai số 2-5%.
● Đo tốt ở nhiệt độ -40 to 80°C sai số ±0.5°C.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI

Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
● Tần số lấy mẫu tối đa 0.5Hz (2 giây 1 lần)
●

Kích thước 27mm x 59mm x 13.5mm (1.05" x 2.32" x 0.53")
● 4 chân, khoảng cách chân 0.1''.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
1.2.4. So sánh DHT22 và DHT11
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.
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.
DHT11 rẻ hơn một chút, có phạm vi nhỏ hơn và kém chính xác hơn. Nhưng
có thể nhận được các chỉ số cảm biến mỗi 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.


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT

GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
1.3. Cảm biến bụi
GP2Y1010AU0F 1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1. Giới thiệu chung và cách hoạt động

Hình 1.4. 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.
GP2Y10 là 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.
Theo datasheet, mỗi lần đo mất khoảng 10ms. Mỗi lần đo của chúng ta sẽ gồm có:


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
● Bật IR LED
● Delay 0.28ms


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI

Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
● Đọc giá trị analog
● Tắt IR LED
● Delay 0.04ms
● Delay 9.68ms
Sau khi đo xong, chúng ta cần chuyển đổi từ analog sang vol rồi sang mg/m^3.
Tương ứng với mỗi 0.5V thì sẽ là 0.1mg/m^3. Tuy nhiên, sau khi thử nghiệm thì kết quả
đưa ra không chuẩn với theo datasheet, nên người ta đã dùng thuật tốn linear equation để
tìm ra phép tính gần đúng sau khi khảo sát.
dustDensity = 0.172 * calcVoltage - 0.1

Hình 1.5. Đồ thị cho thuật tốn linear equation
Tại sao gọi là Dust sensor PM2.5? Ở đây, PM có nghĩa là chất dạng hạt
(Particulate Matter). Còn con số 2.5 là chỉ kích thước có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng
2.5 micromet (1/triệu mét). Thế vì sao ta phải đo mật độ của một loại bụi nhỏ hơn hạt cát
như vậy? Các loại bụi PM2.5 này rất nguy hiểm. Các nhà khoa học cho biết: “những chất


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,
HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
dạng hạt có đường kính dưới 10µm có thể xâm nhập vào cơ thể người qua hoạt động hít
thở.”. Khác với PM10, loại PM2.5 chúng đặc biệt nguy hiểm khi có khả năng luồn lách


BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT
GHÉP NỐI
Đề tài: HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ,

HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM LÊN WEB
vào các túi phổi và tĩnh mạch phổi, gây nên nhiều căn bệnh chết người. Trên hết, mức độ
ô nhiễm của PM2.5 trên thế giới đã ở mức đáng cảnh báo.
1.3.1.
1.3.2. Bảng kết nối và chức năng các chân cảm biến

Hình 1.6. Chức năng các chân của cảm biến bụi
1.3.3.
●
●
●
●
●
●

Thông số kỹ 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 đô 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)