Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

Vietnam J. Agri. Sci. 2022, Vol. 20, No. 9: 1208-1219

Tạp chí Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 2022, 20(9): 1208-1219
www.vnua.edu.vn

Đào Xuân Tiến*, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường
Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
*

Tác giả liên hệ:

Ngày nhận bài: 20.04.2022

Ngày chấp nhận đăng: 27.09.2022
TÓM TẮT

Nghiên cứu nhằm mục tiêu thiết kế, chế tạo bộ điều khiển chiếu sáng có khả năng điều khiển, điều chỉnh độ
sáng các thiết bị chiếu sáng từ xa thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi. Bộ điều khiển trong nghiên cứu được
thiết kế chế tạo với phần cứng dựa trên việc sử dụng kit Arduino Nano, module ESP 8266 và module cảm biến
BH1750 thơng qua thuật tốn được lập để thực hiện mục tiêu chính là điều khiển độ sáng của đèn 220V trên ứng
dụng điện thoại di động. Kết quả, thử nghiệm đối với các đèn sợi đốt, đèn compact, đèn led 220V cho thấy bộ điều
khiển hoạt động tốt, các đèn đều có thể điều khiển được từ xa ở bất cứ đâu có mạng wifi theo phương pháp bật/tắt.
Riêng đối với các đèn sợi đốt và đèn led có thể điều chỉnh độ sáng đèn từ xa trên điện thoại. Phạm vi điều chỉnh độ
sáng từ 0 đến 100% quang thông của đèn. Bộ điều khiển cũng cho phép tự động điều chỉnh độ sáng đèn theo độ
sáng môi trường đảm bảo ổn định độ sáng theo giá trị đặt trước. Ngoài ra, trên bộ điều khiển cịn có các nút điều
khiển vật lý đồng bộ với các nút ảo của ứng dụng Blynk trên điện thoại, giúp điều khiển linh hoạt, tiện lợi và tiết kiệm
năng lượng hơn.
Từ khóa: Điều khiển chiếu sáng, tự động điều chỉnh, điều khiển từ xa.

Study and Design of a Lighting Controller Based on Blynk App and Wifi Network
ABSTRACT

The study aimed to design and manufacture a lighting controller with remote control capabilities via Blynk
application and wifi network. The controller in this study was designed and manufactured with hardware based on the
use of Arduino Nano module, ESP 8266 module, and BH1750 sensor, combined with the established algorithm to
fulfill the main purpose of controlling the brightness of the 220V lamps on a smartphone. Test results with
incandescent, compact, and led lamps showed that these lamps can be remotely controlled anywhere with wifi
network on the smartphone by the on/off method. Particularly for incandescent lamps and led lamps, it is possible to
adjust the brightness on the smartphone. Dimmable range varies from 0 to 100% luminous flux of lamp. The
controller also allows automatic adjustment of the brightness of lamps according to the ambient brightness to ensure
the brightness stability as the preset value. In addition, there are also physical control buttons on the control board
that synchronize with the virtual buttons of the Blynk app on the phone, which helps the control be more flexible,
convenient, and energy-saving.
Keywords: Lighting control, automatic adjustment, remote control.

1208


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường



1209


Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

1210

(a) Arduino Nano

(b) NodeMCU 8266

(c) Module cảm biến BH1750

(d) Triac BTA137-600E

(e) Opto PC817

(f) MOC3021


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường




×

1211


Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

LCD?
? LUX

GND
VDD
VSS
RS
R/W

EN
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A
K

1
2
3
4

LCD 16*2
+ -

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16

GND
VCC

LCD16x2A
*?
VCC

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

JDC1
1

+DC

3
2

-DC

Jac DC
GND
GND
3V3
EN
RST
GND
VIN

VCC

ADC

30
29
28
27
26
25
24

23
22
21
20
19
18
17
16

D0
D1
D2
D3x
D4x
3v3
GND
D5
D6
D7
D8x
RX
TX
GND
3v3

GND
3v3
EN
RST
GND

Vin

D0
D1
D2
D3
D4
3V3
GND
D5
D6
D7
D8
RX E
TX E
GND
3V3

SW?

D3

1

1

1

RX

SW?
1

GND

1
4

C?

IRF740

S

3

G
D 2

R2

RL1

3.3

Q?
C1815

220R

1k

GND

4

5

Res

100
S

1N4007

*
Zener

R?

IRF740

3

C?

4

D?

VCC

R1

1

V-

2
1

2

AC2

1
2
KF2

1

+

3

V+

J1

3

Relay 10A

R?

1

220 input

AC1

2
1

D4

PC817

RL1

D14

LED1

100

1N4007

5

Res

*
Zener

R?

3

D?

2

VCC

R1

2
1

2
1

R?

3

1
G

PC817

2

J1

1

LED1

D2

RL1

D14

1
2

3
Relay 10A

3.3

R2

RL2

1k

KF2

Q?
C1815

220R

D 2

GND

ARDUNO R1

GND

+5

D13
3V3
REF
A0
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
5V
RST

GND
VIN

D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
NANO D5
D4
D3
D2
GND
RST
RX0
TX1

220v

R1

SET
UP
DOWN

470

MT2

+3.3
470

U?
G

GND

1
2

IC1
BT137
MT1

R2

Đèn 5

MOC3021

TẢI 220
GND
TX E
RX E

SW?
SET

1

2

SW?
UP

1

DOWN

1

2

SW?
2

VCC
220v
2
1
3

Cầu diode1
2
3

AC1

V+

AC2

V-

Diode Brideg

R3

1
4

2w- 100k

R4
1k

1k
*1
Zener 5v

U2
A

C

K

E

OPTO_U

GND

1212

2

SW

4

V-

2

SW

TX

1

V+

AC2

3.3

SW?

2

AC1

+

3

2

SW

NODE 8266
2

2

SW
SW?

D5

GND


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường

Bắt đầu
Khai báo

s1 = 0; s2 = 0;
s3 = 0; s4 = 0;
pwm1 = 0; pwm2 = 0
bnt1 = 0; bnt2 = 0;
bnt3 = 0; bnt4 = 0;

Wificonect==true
Đ
s1 = Value(V0)
s2 = Value(V1)
pwm1 = Value(V2) (0255)
pwm2 = Value(V3) (0255)
nbt1 = Value(V0); nbt2 = Value(V1)
nbt3 = Value(V4); nbt4 = Value(V5)

bnt1==0 or
Value(V0)==1

Đ
Bật đèn 1

bnt1==0 or
Value(V1)==1

S
Tắt đèn 1

Đ
Bật đèn 2

Value(V2)
Blynk từ 0255

Value(V3)
Blynk từ 0255

S
Tắt đèn 2

Đ
Độ sáng đèn 3
từ (0-100%)
tương ứng giá trị
nhận từ Blynk là
0255

Độ sáng đèn 4
từ (0-100%)
tương ứng giá trị
nhận từ Blynk là
0255

bnt4==0 or
Value(V5)==1

bnt3==0 or
Value(V4)==1

Bật đèn 3

S
Tắt đèn 3

Đ
Bật đèn 4

S
Tắt đèn 4

Hiển thị trạng thái
đèn lên blynk

Kết thúc

1213


Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

Bắt đầu

Khai báo biến
Lux; tDelay; t

Kiểm tra kết nối
wificonect==true

S

Đ

lux = analogRend (cb)

Lần

set_lux==lux

set_lux
Kết thúc

tDelay=tDelay + t

Độ rọi (lux)
Hiển thị trên LCD (1)

Hiển thị trên Blynk (2)

tDelay=tDelay - t

Đo bằng máy đo (3)

Sai số (lux)
 =|1 - 3|

Sai số (%)
 = (/3) × 100

1

9

9

9

0

0

2

211

211

213

2

0,94

3

238

238

244

6

2,46

4

945

945

950

5

0,53

5

1.062

1.061

1.070

8

0,75

6

1.532

1.532

1.525

7

0,46

7

1.760

1.759

1.770

10

0,56

1214


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường



1215

Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

Độ rọi (Lux)
Trước cài đặt

Giá trị đặt

Hiển thị trên LCD

Giá trị đo sau cài đặt

Sai số
cài đặt (Lux)

Trạng thái đèn 5 sau cài đặt

0

100

100

99

1

Đèn bắt đầu sáng và sáng tăng dần

100

200

200

200

0

Sáng hơn

200

500

500

448

2

Sáng hơn

500

200

200

199

1

Tối hơn

200

100

100

100

0

Tối hơn

100

0

0

0

0

Tối dần và tắt

Điện áp: V

250
200
150
100
50
0
0

100

200

300

400

500

600

700

Độ rọi: lux
Độ rọi đặt: 400 lux

Độ rọi đặt: 500 lux

Độ rọi đặt: 600 lux

30

60

Độ rọi (lux)

500
400
300
200
100
0
0

10

20

40

50

70

80

70

80

Thời gian

Độ rọi (lux)

Độ rọi môi trường

Đáp ứng độ rọi từ đèn

600
500
400
300
200
100
0
0

10

20

30

40

50

60

Thời gian

Độ rọi môi trường

1216

Đáp ứng độ rọi từ đèn


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường

700

Độ rọi (lux)

600
500
400
300
200
100
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

Thời gian
Độ rọi môi trường

Đáp ứng độ rọi từ đèn

1217


Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển chiếu sáng thông qua ứng dụng Blynk và mạng wifi

(a) Điều khiển dạng bật/tắt

Đèn điều khiển

1218

(b) Điều khiển độ sáng

Phương pháp điều khiển

Đáp ứng điều khiển
bằng nút bấm

(c) Thử nghiệm tổng thể

Đáp ứng điều khiển trên
app Blynk điện thoại

Đồng bộ

Đèn 1

on/off

Đúng

Đúng

Có

Đèn 2

on/off

Đúng

Đúng

Có

Đèn 3

on/off và điều chỉnh độ sáng

Đúng

Đúng

Có

Đèn 4

on/off và điều chỉnh độ sáng

Đúng

Đúng

Có

Đèn 5

on/off, điều chỉnh và cài đặt độ sáng

Đúng

Đúng

Có


Đào Xuân Tiến, Nguyễn Thị Huyền Thanh, Nguyễn Xuân Trường

Ankita Gupta R.T. (2013). An Efficient Approach
to Zero Crossing Detection Based On. Journal
of Engineering Research and Applications.
3(5): 834-838.
Francis Jesmar P.M. & Erwin L.E. (2020). An IoT
Smart Lighting System for University Classrooms.
International
Symposium
on
Educational
Technology (ISET). pp. 2-7.
Hà Mạnh Đào & Đỗ Xuân Hùng (2017). Giải pháp IoT
để giám sát, điều khiển hệ thống chiếu sáng công
cộng đô thị sử dụng công nghệ Led trên cơ sở công
nghệ Lora. Kỷ yếu Hội nghị Quốc gia lần thứ X về
Nghiên cứu cơ bản và Ứng dụng Công nghệ thông
tin (FAIR), Đà Nẵng. tr. 212-217.
Mahmoud M. (2021). Automated Smart Utilization of
Background Lights and Daylight for Green
Building Efficient and Economic Indoor Lighting
Intensity Control. Intelligent Control and
Automation. 12: 1-15.

Nguyễn Phan Kiên, Nguyễn Mạnh Cường Hoàng Anh
Dũng & Vũ Duy Thuận (2020). Nghiên cứu cải
tiến phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên
mức cắt năng lượng biên sau lên đối tượng đèn
huỳnh quang và đèn compact. Tạp chí Khoa học và
Công nghệ năng lượng, Trường Đại học Điện lực.

22: 37-46.
Nguyễn Thanh Tùng, Trần Đức Hoàng, Lê Hoàng Hiệp
& Đoàn Mạnh Cường (2018). Nghiên cứu thiết kế
hệ thống điều khiển giám sát đèn chiếu sáng thơng
minh. Tạp chí Khoa học và Công nghệ.
189(13): 99-105.
Nguyễn Tất Bảo Thiện & Phạm Quang Huy (2018).
Lập trình ToT với Arduino - Esp8266 và Xbee.
Nhà xuất bản Thanh niên.
Ruini L. (2017). Design of Intelligent Lighting System
based on WiFi and Arduino Single Chip
Microcomputer. International Conference on
Education, Management, Information, and
Mechanical Engineering. 76: 1298-1302.
Suchismita D., Rupa M., Veena S. & Venkata R.K.
(2018). Implementation of IoT-based smart street
light intensity control system using IR and LDR
sensors. International Journal of Engineering &
Technology. 7: 316-319.
Võ Minh Phụng, Dương Thị Thanh Hiên & Võ Tiến
Phúc (2018). Nghiên cứu xây dựng mơ hình
điều khiển nhà thơng minh sử dụng kết nối
Bluetooth, GSM. Tạp chí Khoa học Đại học Đà
Lạt. 8(3): 49-60.

1219