PHƯƠNG PHÁP PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG : QUẢN LÝ QUÁN CAFE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
֎֎֎
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài:
XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
MÁY ẤP TRỨNG MINI TỰ ĐỘNG KẾT NỐI QUA WIFI
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Chí Nhân
Nhóm 5:
* Nguyễn Ngọc Thảo Nhi
* Nguyễn Thị Quỳnh
* Vũ Nhật Trường

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành bài tiểu luận này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy
Nguyễn Chí Nhân. Thầy đã tận tình chỉ dạy cho chúng em trong suốt q trình học tập ở mơn
“Thiết kế hệ thống nhúng” cùng với sự truyền đạt những kiến thức kinh nghiệm quý báu và
luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất cho chúng em có thể thực hiện tốt những bài thực nghiệm này.
Chúng em là sinh viên năm ba, kiến thức nền tảng và cũng như những thí nghiệm chúng em
cũng chưa được tiếp xúc nhiều như những anh chị khố trên. Do đó, để có thể hiểu được những
công việc thực nghiệm một cách cặn kẽ và sâu sắc thì chúng em thật sự đang cịn rất nhiều thiếu

sót trong vấn đề này. Nhưng mọi thứ giúp chúng em dễ dàng hơn khi chúng em nhận được sự
chỉ bảo tận tình nhất của thầy cơ.
Cảm ơn tất cả các thầy cô đã giúp chúng em hiểu thêm và học được nhiều điều thú vị đối với
bộ môn Vật Lý Điện Tử, cụ thể hơn là về cách sử dụng vi điều khiển ESP8266, module
NodeMCU và biết cách sử dụng chúng để làm máy ấp trứng mini. Một lần nữa chúng em xin
gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người đã giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian vừa qua.
Tp. Hồ Chí Minh, năm 2019
Sinh viên – Nhóm 5

1


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nên Khoa Học – Kỹ Thuật
ln là mối quan tâm hàng đầu. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của Khoa Học – Kỹ Thuật,
ngành điện tử tự động đã có những bước phát triển nhảy vọt với linh kiện bán dẫn, các hệ thống
nhúng,… kèm theo đó là nhiều ứng dụng mới xuất hiện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và
sản xuất của con người.
Bộ môn Vật lý Điện tử chuyên nghiên cứu về các linh kiện vi mạch điện tử, cũng như đào
tạo chuyên sâu về Thiết kế Vi mạch và Hệ thống nhúng, mô hình điện tử- MEMS, hệ thống tự
động và Robot. Ngồi ra, chúng em được trau dồi thêm những kiến thức nền tảng qua các mơn
học. Trong đó, mơn “Thiết kế hệ thống nhúng” giúp ích chúng em rất nhiều trong việc lập trình
cơ bản trên các vi điều khiển, hiểu thêm về ứng dụng của các thiết bị cũng như dụng cụ điện tử.
Sau những bài học về một số loại vi điều khiển và cảm biến thông dụng như cảm biến nhiệt
độ, độ ẩm, cảm biến độ ẩm đất, ... tiểu luận sẽ trình bày về điện thoại thơng minh có sử dụng
“App Blynk ”để giám sát, điều khiển các thông số và thiết bị cho máy ấp trứng tự động.

2


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. 1
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 2
MỤC LỤC ................................................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ......................................................................................... 8
1.1. KĨ THUẬT ẤP TRỨNG....................................................................................................... 8
1.1.1. Một số yêu cầu khi ấp trứng ......................................................................................... 8
1.1.2. Bảo quản trứng ấp ........................................................................................................ 8
1.1.2.1. Xếp trứng ............................................................................................................. 9
1.1.2.2. Nhiệt độ................................................................................................................ 9
1.1.2.3. Độ ẩm ................................................................................................................... 9
1.1.3. Xử lý trứng ấp ............................................................................................................ 10
1.1.3.1. Phương pháp xông trứng ................................................................................... 10
1.1.3.2. Xếp trứng vào khay............................................................................................ 10
1.1.4. Các thao tác kỹ thuật ấp trứng .................................................................................... 10
1.1.4.1. Đảo trứng ........................................................................................................... 10
1.1.4.1a. Mục đích của việc đảo trứng ...................................................................... 10
1.1.4.1b. Phương pháp đảo trứng .............................................................................. 10
1.1.4.2. Độ ẩm ................................................................................................................. 11
1.2. CÁC LOẠI LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MÁY ẤP TRỨNG MINI ......................... 11
1.2.1. Sơ lược về NodeMCU ................................................................................................ 11

1.2.1.1. Vi điều khiển ESP8266EX ................................................................................ 11
1.2.1.1a. Sự ra đời của ESP8266 .............................................................................. 11
1.2.1.1b. Thông số phần cứng ................................................................................... 12
1.2.1.2. Vi điều khiển NodeMCU ................................................................................... 13
1.2.1.2a. Sự phát triển của NodeMCU ...................................................................... 13
1.2.1.2b. Thông số kỹ thuật của NodeMCU ............................................................. 14
3


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.2. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 .......................................................................... 15
1.2.2.1. Thông số kỹ thuật .............................................................................................. 15
1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động của DHT22 ...................................................................... 16
1.2.3. Relay ........................................................................................................................... 17
1.2.3.1. Sơ lược về relay ................................................................................................. 17
1.2.3.2. Relay điện từ ...................................................................................................... 19
1.2.3.2a. Khái niệm ................................................................................................... 19
1.2.3.2b. Cấu tạo của relay điện từ. ........................................................................... 19
1.2.3.2c. Thông số ..................................................................................................... 20
1.2.4. Giới thiệu Module LM2596 ....................................................................................... 20
1.2.4.1. Nguyên lý hoạt động .......................................................................................... 20
1.2.4.2. Thông số kỹ thuật .............................................................................................. 21
1.2.5. Động cơ bước Servo SG3003 ..................................................................................... 21
1.2.5.1. Nguyên lý hoạt động .......................................................................................... 21
1.2.5.2. Thông số kỹ thuật của S3003............................................................................. 22
1.2.6. Màn hình hiển thị LCD và chân giao tiếp I2C ........................................................... 22
1.2.6.1. Màn hình hiển thị LCD ...................................................................................... 22

1.2.6.2. Thơng số kỹ thuật .............................................................................................. 23
1.2.6.3. Mạch chuyển đổi I2C cho LCD ......................................................................... 24
1.2.7. Hệ thống đèn sưởi ...................................................................................................... 25
1.2.8. Hệ thống quạt làm mát ............................................................................................... 25
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................................................................... 26
2.1. MỤC TIÊU THỰC NGHIỆM VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ........................................ 26
2.1.1. Mục tiêu thực nghiệm................................................................................................. 26
2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống .................................................................................................... 26
2.2. BLYNK APP ...................................................................................................................... 27
2.2.1. Blynk là gì? ................................................................................................................ 27
2.2.2. Ngun lí hoạt động ................................................................................................... 28
2.2.3. Các thành phần cơ bản của Blynk .............................................................................. 28
4


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

2.2.4. Một số tính năng và đặc điểm của Blynk ................................................................... 29
2.2.5. Làm thế nào để cài đặt và sử dụng Blynk? ................................................................ 30
2.3. THIẾT KẾ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ VIẾT PHẦN MỀM NHÚNG (FIRMWARE)
ĐIỀU KHIỂN: ........................................................................................................................... 30
2.3.1. Lưu đồ thuật toán ....................................................................................................... 30
2.3.2. Thiết kế sơ đồ mạch ................................................................................................... 31
2.3.3. Phân tích nguồn cho hệ thống .................................................................................... 33
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG .................................................. 34
3.1. Các chức năng của hệ thống: ......................................................................................... 34
3.2. Các hoạt động của hệ thống: ......................................................................................... 35
3.2.1. Các chế độ hoạt động: ........................................................................................... 35

3.2.2. Hệ thống đèn sưởi: ................................................................................................ 35
3.2.3. Hệ thống quạt làm mát: ......................................................................................... 37
3.2.4. Hệ thống đảo trứng: .............................................................................................. 39
3.2.5. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và màn hình hiển thị LCD .......................................... 41
3.3. Mơ hình máy ấp trứng mini:.......................................................................................... 42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 44
PHỤ LỤC LẬP TRÌNH NHÚNG CHO HỆ THỐNG .............................................................. 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 60

5


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Nhiệt độ và độ ẩm phải luôn được đảm bảo trong quá trình ấp trứng ......................... 8
Hình 1.2: Nên xếp trứng vào khay chuyên dụng và cần chú ý nhiệt độ, độ ẩm bảo quản ......... 9
Hình 1.3: Độ ẩm, nhiệt độ yêu cầu trong quá trình ấp trứng ..................................................... 11
Hình 1.4: Vi điều khiển ESP8266EX ........................................................................................ 15
Hình 1.5: Module NodeMCU .................................................................................................... 16
Hình 1.6: Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của NodeMCU ......................................................... 16
Hình 1.7: So sánh thơng số kỹ thuật giữa DHT11 và DHT22 ................................................... 15
Hình 1.8: Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm ................................................................... 16
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của thành phần cảm biến độ ẩm .......................................................... 16
Hình 1.10: Sự phụ thuộc của điện trở theo nhiệt độ .................................................................. 17
Hình 1.11: Relay điện cơ ........................................................................................................... 18
Hình 1.12: Relay nhiệt ............................................................................................................... 18
Hình 1.13: Relay số ................................................................................................................... 18

Hình 1.14: Relay điện từ ............................................................................................................ 18
Hình 1.15: Relay điện từ ............................................................................................................ 19
Hình 1.16: Cách đấu nối thường đóng ....................................................................................... 19
Hình 1.17: 5V Relay module 4 kênh ......................................................................................... 20
Hình 1.18: Module giảm áp LM2596 ........................................................................................ 21
Hình 1.19: Động cơ Servo S3003 .............................................................................................. 22
Hình 1.20: Màn hình hiển thị LCD 16 x 2 ................................................................................. 23
Hình 1.21: Module chuyển đổi I2C dành cho LCD................................................................... 24
Hình 1.22: Đèn dây tóc sử dụng điện áp xoay chiều 220V với cơng suất lên đến 5W ............. 25
Hình 1.23: Quạt tản nhiệt sử dụng điện áp 1 chiều 12V với công suất 1.05W ......................... 25
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống ................................................................................................... 26
Hình 2.2: Giao diện của Blynk .................................................................................................. 27
Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống kết nối Blynk ............................................................................ 28
Hình 2.4: Một số tính năng chính trong Blynk. ......................................................................... 29
6


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

Hình 2.5: Ngun lý hoạt động của máy ấp trứng mini. ........................................................... 30
Hình 2.6: Sơ đồ schematic của máy ấp trứng mini .................................................................... 31
Hình 2.7: Bản vẽ Layout (có phủ mass) của hệ thống ............................................................... 32
Hình 2.8: Mạch thực tế .............................................................................................................. 32
Hình 3.1: Giao diện Blynk của hệ thống và các chức năng chính ............................................. 35
Hình 3.2: Chương trình điều khiển cơng tắc đèn ở cả hai chế độ.............................................. 36
Hình 3.3: Điều khiển đèn ở chế độ điều khiển .......................................................................... 36
Hình 3.4: Tại các nhiệt độ ngưỡng, đèn sẽ tự động Bật/Tắt theo các giá trị đã thiết lập ......... 37
Hình 3.5: Chương trình điều khiển hệ thống làm mát ở cả hai chế độ ...................................... 38

Hình 3.6: Điều khiển quạt ở chế độ điều khiển.. ....................................................................... 38
Hình 3.7: Điều khiển quạt ở chế độ tự động .............................................................................. 39
Hình 3.8: Chương trình điều khiển động cơ Servo trong cả hai chế độ .................................... 40
Hình 3.9: Hệ đảo trứng trong chế độ tự động và chế độ điều khiển .......................................... 40
Hình 3.10: Chương trình hiển thị nhiệt độ và độ ẩm trên giao diện Blynk và LCD ................. 41
Hình 3.11: Nhiệt độ và độ ẩm sẽ được hiển thị đồng thời trên Blynk và màn hình LCD ......... 41
Hình 3.12: Hiển thị LCD khi được lắp vào hộp điều khiển ....................................................... 42
Hình 3.13: Mơ hình 3D máy ấp trứng mini ............................................................................... 42
Hình 3.14: Mơ hình thực tế ........................................................................................................ 43

7


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. KĨ THUẬT ẤP TRỨNG:
Số ngày nở của một số loại gia cầm: gà khoảng 3 tuần (21 ngày), vịt khoảng 4 tuần (28 ngày),
ngan 5 tuần (khoảng 35 ngày).

1.1.1. Một số yêu cầu khi ấp trứng:
• Nhiệt độ từ 370C đến 380C
• Trong giai đoạn ấp (1-18 ngày) độ ẩm thích hợp khoảng 55-65%. Giai đoạn nở (19-21
ngày) độ ẩm 80-85%.
• Ln tạo được độ thống gió trong quá trình ấp.

Hình 1.1: Nhiệt độ và độ ẩm phải ln được đảm bảo trong q trình ấp trứng

1.1.2. Bảo quản trứng ấp:
Trứng trước khi đưa vào bảo quản phải được phân loại, chỉ chọn những trứng đạt tiêu chuẩn
ấp mới đưa vào bảo quản. Phòng bảo quản phải tối, khơng có ánh sáng lọt vào. Đồng thời bảo
quản trứng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

8


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.1.2.1. Xếp trứng:
Trứng cho vào khay chuyên dụng, xếp khay nghiêng góc 30 độ, đầu to (đầu buồng khí)
hướng lên trên. Đảo trứng 1 lần/ngày (đảo ngược lại 180 độ).
Chọn trứng cùng cỡ để cùng 1 khay.
Khay trứng đưa vào bảo quản phải được ghi ngày thu trứng.

1.1.2.2. Nhiệt độ:
Nhiệt độ bảo quản trứng ấp tốt nhất là 15 - 20 độ C, có thể bảo quản trứng được 7 - 14 ngày.
Trong trường hợp bảo quản trứng dưới 3 ngày có thể bảo quản trứng trong điều kiện nhiệt độ
phòng.

1.1.2.3. Độ ẩm:
Độ ẩm thích hợp để bảo quản trứng là 75% RH.
Ghi chú: Trứng đưa khỏi phòng bảo quản phải được làm ấm trở lại bằng cách xếp lên giá ở
phòng ấp 6 - 10 giờ trước khi đưa trứng vào máy ấp, nhằm tránh trứng bị sốc nhiệt do nhiệt độ
chênh lệch.

Hình 1.2: Nên xếp trứng vào khay chuyên dụng và cần chú ý nhiệt độ, độ ẩm bảo quản trứng

9


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.1.3. Xử lý trứng ấp:
Trước khi đưa trứng vào ấp phải xông khử trùng bằng formon, thuốc tím diệt vi khuẩn, nếu
trứng khơng được xông, vi khuẩn lưu giữ trên vỏ trứng và trong máy sẽ có điều kiện xâm nhập
vào trứng gây chết phôi, tỷ lệ trứng bị thối tăng, độc tố lây lan sang trứng khác, lượng Amoniac
(NH3), H2S tăng gây ngộ độc cho hàng loạt trứng trong máy ấp.

1.1.3.1. Phương pháp xơng trứng:
Cho trứng vào khay, xếp vào một khoang kín có cánh cửa hoặc xơng vào tủ ấp, 1m3 buồng
xơng cần 17,5g thuốc tím đổ vào một khay nhỏ có đường kính 30cm, sau đó đong 35ml formon
và 35ml nước đổ vào khay đã có thuốc tím, đóng cửa 30 phút rồi từ từ mở cửa ra.

1.1.3.2. Xếp trứng vào khay:
Xếp trứng thẳng đứng trong khay, đầu to là đầu có buồng khí được xếp quay lên trên.
Đối với máy ấp đa kỳ, khay trứng ấp trước để phía trên, khay ấp sau để phía dưới.
Khi trứng bắt đầu đưa vào ấp đến ngày thứ 21 nở ra gà con. Trứng to nở trễ, trứng nhỏ nở
sớm, thời gian nở chênh lệch 5 - 10 giờ.

1.1.4. Các thao tác kỹ thuật ấp trứng:
1.1.4.1. Đảo trứng:
1.4.1.1a. Mục đích của việc đảo trứng:
Tránh cho phơi khỏi dính vào vỏ, làm cho q trình trao đổi chất được cải thiện đồng thời có
tác dụng làm cho phôi phát triển tốt nhất, đặc biệt quan tâm ở giai đoạn đầu và giai đoạn giữa.
Đảo trứng cũng là cách để điều hòa nhiệt độ, độ ẩm và khơng khí tại mọi vị trí của trứng.

Nếu 6 ngày đầu khơng đảo, phơi dính vào vỏ khơng phát triển và chết.
Sau 13 ngày không đảo, túi niệu khơng khép kín, lượng abumin khơng vào được bên trong
túi niệu dẫn đến tỷ lệ chết phôi cao, gà mổ vỏ sẽ khơng đúng vị trí, phơi bị dị hình ở phần mắt,
mỏ, đầu.

1.4.1.1b. Phương pháp đảo trứng:
Trứng được đảo một góc 90 độ và đảo 2 giờ/lần.
Ngưng đảo trứng từ ngày thứ 18 sau khi ấp trứng.

10


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.1.4.2. Độ ẩm:
Những ngày đầu tiên nhiệt độ ấp cao nên độ ẩm phải cao để giảm bớt sự bốc hơi nước trong
trứng.
Vào vài ngày cuối của thời kỳ ấp, sự trao đổi chất của phôi mạnh nhất, nhiệt độ của trứng
tăng lên cao nhất nên nhiệt độ của lò ấp phải giảm, đồng thời độ ẩm của lò phải tăng (phun nước
ấm lên trứng) để vừa hạ nhiệt trứng vừa tránh gà nở bị sát vỏ và chết ngạt.
Gà bắt đầu nở tăng độ ẩm tối đa (bằng cách phun nước ấm).
Trước khi ra gà chú ý cắt độ ẩm trước 6 giờ.
Ngày ấp

Độ ẩm

Ngày ấp

Nhiệt độ

1-5 ngày

60-61%

1-7 ngày

37,80C

6-11 ngày

55-57%

8-18 ngày

37,60C

12-18 ngày

50-53%

19-21 ngày

37,20C

19 ngày

60%

20-21 ngày

70-75%

Hình 1.3: Độ ẩm, nhiệt độ yêu cầu trong quá trình ấp trứng.
Gà bắt đầu nở: giảm nhiệt độ xuống ở 350C.
Ghi chú: Trong những ngày nóng, cần hạ nhiệt độ máy ấp bằng cách mở cửa, phun nước ấm
(35 – 360C) làm mát máy ấp. Nếu trong quá trình ấp, độ ẩm quá cao gà con nở ra sẽ nặng bụng,
bên trong vỏ dính đầy chất nhớt. Nếu độ ẩm thiếu lơng gà sẽ dính vỏ trứng và không thể đạp ra
khỏi cơ thể dẫn đến chết trong vỏ, nếu gà nở lông sẽ không bông, khối lượng thấp, có khi có tật
ở chân, mỏ và cổ. Độ ẩm thích hợp gà nở có khối lượng đạt 60-61% so với khối lượng trứng.

1.2. CÁC LOẠI LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MÁY ẤP TRỨNG MINI:
1.2.1. Sơ lược về NodeMCU:
1.2.1.1. Vi điều khiển ESP8266EX:
1.2.1.1a. Sự ra đời của ESP8266:
Kít ESP8266 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ dàng sử
dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chíp CP2102 trên board. Bên trong ESP8266 có sẵn một
11


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

lõi vi xử lý vì thế bạn có thể trực tiếp lập trình cho ESP8266 mà khơng cần thêm bất kì con vi
xử lý nào nữa. Hiện tại có hai ngơn ngữ có thể lập trình cho ESP8266, sử dụng trực tiếp phần
mềm IDE của Arduino để lập trình với bộ thư viện riêng hoặc sử dụng phần mềm node MCU.
ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền được sản xuất bởi
một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems. Được phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm

2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng Module ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AI-Thinker.
Có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện
đi kèm. Với giá cả có thể nói là rất rẻ so với tính năng và khả năng ESP8266 có thể làm được.
ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều Module
lập trình mã mở giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh. Hiện nay tất
cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp
của ESP8266.

Hình 1.4: Vi điều khiển ESP8266EX.

1.2.1.1b. Thơng số phần cứng:
• 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz.
• Hỗ trợ Flash ngồi từ 512KiB đến 4MiB.
• 64KBytes RAM thực thi lệnh.
• 96KBytes RAM dữ liệu.
• 64KBytes boot ROM.

12


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

• Chuẩn wifi EEE 802.11 b/g/n, Wi-Fi 2.4 GHz Tích hợp TR switch, balun, LNA, khuếch
đại công suất và matching network Hổ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network.
• Tích hợp giao thức TCP/IP.
• Hổ trợ nhiều loại anten.
• 16 chân GPIO.
• Hổ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I²C, PWM, I²S với DMA.

• 1 ADC 10-bit.
• Dải nhiệt độ hoạt động rộng: -40C ~ 125C.
1.2.1.2. Vi điều khiển NodeMCU:
1.2.1.2a. Sự phát triển của NodeMCU:
NodeMCU V1.0 được phát triển dựa trên Chip WiFi ESP8266EX bên trong Module ESP12E dễ dàng kết nối WiFi với một vài thao tác. Board cịn tích hợp IC CP2102, giúp dễ dàng
giao tiếp với máy tính thơng qua Micro USB để thao tác với board. Và có sẵn nút nhấn, led để
tiện qua q trình học, nghiên cứu.
Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với các thiết bị ngoại vi để tạo thành
project, sản phẩm mẫu một cách nhanh chóng.

Hình 1.5: Module NodeMCU.

13


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.1.2b. Thơng số kỹ thuật của NodeMCU:
•

Chip: ESP8266EX.

•

WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n.

•

Điện áp hoạt động: 3.3V.

•

Điện áp vào: 5V thơng qua cổng USB.

•

Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0).

•

Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V).

•

Bộ nhớ Flash: 4MB.

•

Giao tiếp: Cable Micro USB.

•

Lập trình trên các ngơn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU – Lua.

Hình 1.6: Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của NodeMCU.

14

Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.2. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22:

Hình 1.7: So sánh thơng số kỹ thuật giữa DHT11 và DHT22.

1.2.2.1. 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.

•

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''.

Có hai đặc điểm kỹ thuật trong đó DHT11 tốt hơn so với DHT22. Đó là tốc độ lấy mẫu đối
với DHT11 là 1Hz hoặc một lần đọc mỗi giây, trong khi tốc độ lấy mẫu của DHT22 là 0,5Hz
hoặc một lần đọc cứ sau hai giây và DHT11 có kích thước nhỏ hơn. Điện áp hoạt động của cả
hai cảm biến là từ 3 đến 5 volt, trong khi dòng điện tối đa được sử dụng khi đo là 2,5mA.
15


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động của DHT22:
Bây giờ hãy xem những cảm biến này thực sự hoạt động như thế nào. Chúng bao gồm một
linh kiện cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ NTC (hoặc nhiệt điện trở) và một IC ở phía sau
của cảm biến.

Hình 1.8: Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm.
Để đo độ ẩm, họ sử dụng thành phần cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm giữa
chúng. Vì vậy, khi độ ẩm thay đổi, độ dẫn của chất nền thay đổi hoặc điện trở giữa các điện cực
này thay đổi. Sự thay đổi điện trở này được đo và xử lý bởi IC khiến cho vi điều khiển ln sẵn
sàng để đọc.

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của thành phần cảm biến độ ẩm.
16


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

Mặt khác, để đo nhiệt độ, các cảm biến này sử dụng cảm biến nhiệt độ NTC hoặc nhiệt điện
trở.
Một nhiệt điện trở là một điện trở có thể thay đổi điện trở của nó cùng với sự thay đổi của
nhiệt độ. Những cảm biến này được chế tạo bằng cách thiêu kết (Thiêu kết là quá trình nén vật
liệu để tạo thành một khối chất rắn bằng nhiệt độ hoặc áp suất mà khơng nung chảy nó đến điểm
hóa lỏng) các vật liệu bán dẫn như gốm hoặc polyme để cung cấp những thay đổi lớn hơn trong
điện trở chỉ với những thay đổi nhỏ về nhiệt độ. Thuật ngữ có tên là “NTC” có nghĩa là hệ số
nhiệt độ âm, có nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

Hình 1.10: Sự phụ thuộc của điện trở theo nhiệt độ.

1.2.3. Relay:
1.2.3.1. Sơ lược về relay:
Relay hay relay điện là một công tắc chạy bằng điện.
Nhiều relay sử dụng một nam châm điện để vận hành cơ khí cơng tắc, những ngun lý vận
hành khác cũng được sử dụng, chẳng hạn như relay trạng thái rắn.
Phân loại theo nguyên lí làm việc, relay gồm các nhóm:
+ Relay điện cơ (relay điện từ, relay từ điện, relay điện từ phân cực, relay cảm ứng, ...).
17


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

+ Relay nhiệt.
+ Relay từ.
+ Relay điện tử-bán dẫn, vi mạch.
+ Relay số.

Hình 1.11: Relay điện cơ.

Hình 1.12: Relay nhiệt.

Hình 1.13: Relay số.

Hình 1.14: Relay điện từ.

Ngun tắc họat động: Khi có dịng điện chạy qua relay, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây
bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm
đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của relay. Số tiếp điểm
điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Relay có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của relay: Cho
dịng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa là điều khiển relay ở trạng thái ON hay OFF.
Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm sốt có qua được relay hay khơng dựa vào trạng thái
ON hay OFF của rơ le.

18


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.3.2. Relay điện từ:
1.2.3.2a. Khái niệm:
Relay điện từ là một trong những thiết bị quan trọng trong số các thiết bị tự động hóa dùng
trong ngành điện. Relay có nhiệm vụ bảo vệ các phần tử của hệ thống điện trong các điều kiện
làm việc khơng bình thường bằng cách cơ lập các sự cố bằng cách thơng qua thiết bị đóng cắt.

1.2.3.2b. Cấu tạo của relay điện từ.
Rơle điện từ có các bộ phận chín là mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ.
Mạch từ được chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm hai phần. Phần tĩnh hình chữ và phần động là
tấm thép hình chữ U. Phần động nối liên kết cơ khí với tiếp điểm động.

Hình 1.15: Relay điện từ.
+ COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, mắc vào dây chân lửa (nóng) nếu dùng
hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu là hiệu điện một chiều.
+ ON hoặc NO: chân này sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều và cực dương
của nguồn nếu dòng điện một chiều.
+ OFF hoặc NC: chân này sẽ nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều và cực âm
của nguồn nếu dùng điện một chiều.

Hình 1.16: Cách đấu nối thường đóng.
19


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.3.2c. Thơng số:

+ 10A - 250VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế
<= 250V (AC) là 10A.
+ 10A - 3VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế <=
30V (DC) là 10A.
+ 10A - 125VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế
<= 125V (AC) là 10A.
+ 10A - 28VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế
<= 28V (DC) là 10A.
+ SRD-05VDC-SL-C: Hiện điện thế kích tối ưu là 5V.

Hình 1.17: 5V Relay module 4 kênh.

1.2.4. Giới thiệu Module LM2596:
1.2.4.1. Nguyên lý hoạt động:
Mạch ổn áp có chức năng tạo ra điện áp nhỏ hơn điện áp đầu vào và ln duy trì mức áp này
mặc dù áp đầu vào tăng/giảm. Mạch Giảm Áp LM2596 là module giảm áp có khả năng điều
chỉnh được dòng ra đến 3A. Với thiết kế nhỏ gọn, LM2596 có thể điều chỉnh điện áp ra từ
1.5VDC đến 35VDC. Đặc biệt mạch có hiệu suất chuyển đổi lên đến 92%. LM2596 sử dụng
các tụ thể rắn có khả năng lọc nhiễu cao và trữ điện tốt. Tụ thể rắn được sử dụng trong các
mainboard máy tính hiện đại nhằm tăng tuổi thọ mainboard và lọc nhiễu nguồn tốt hơn. Tụ rắn
khơng có các đường rạch (phòng nổ tụ) trên mặt đáy của tụ. Mạch hoạt động cực kì ổn định với
khả năng lọc nhiễu cực tốt. Ngồi ra trên module có sẵn đèn LED báo hiệu hoạt động của mạch
nguồn. Trên module có sẵn lỗ để bạn hàn dây.
20


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

Hình 1.18: Module giảm áp LM2596.

1.2.4.2. Thơng số kỹ thuật:
• Hiệu suất chuyển đổi: lên đến 92% (điện áp ra rất ổn định).
• Điện áp vào: 3V - 40V DC.
• Điện áp ra điều chỉnh: 1.5V - 35V DC.
• Dịng ngõ ra: định mức 2A (tối đa 3A).
• Cơng suất ra 10W.
• Nhiệt độ hoạt động -40*C - + 85*C.
• Kích thước: 45*20*14mm(L*W*H).

1.2.5. Động cơ bước Servo S3003:
1.2.5.1. Nguyên lý hoạt động:
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông thường cứ cắm
điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng xung PPM) với góc quay
nằm trong khoảng bất kì từ 00 – 1800. Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác
nhau. Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng trên máy bay mơ mình), có loại thì sở hữu một
momen lực bá đạo (vài chục Newton/m), hoặc có loại thì khỏe và nhơng sắc chắc chắn, ...
21


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

Hình 1.19: Động cơ Servo S3003.

1.2.5.2. Thơng số kỹ thuật của S3003:
•

Điện áp hoạt động 4.8 ~ 6.0V.

•

Xung u cầu: xung vng điện áp đỉnh từ 3 ~ 5V.

•

Nhiệt độ hoạt động: từ - 20 đến 60oC.

•

Tốc độ hoạt động (4.8V); 0.23s / 60o khi khơng tải.

•

Tốc độ hoạt động (6.0V); 0.19s / 60o khi khơng tải.

•

Torque (4.8V): 3.2kg.cm.

•

Torque (6.0V): 4.1kg.cm.

•

Dịng điện tiêu thụ (4.8V): 7.2mA khi đứng n.

•

Dịng điện tiêu thụ (6.0V): 7.2mA khi đứng n.

•

Kiểu bánh răng: bánh răng nhựa.

•

Kích thước: 41 x 20 x 36mm.

•

Khối lượng: 38g.

1.2.6. Màn hình hiển thị LCD và chân giao tiếp I2C:
1.2.6.1. Màn hình hiển thị LCD:
LCD text 1602 một sản phẩm quen thuộc với những người mới học và muốn thực hiện các
dự án về điện tử, lập trình. Với khả hiển thị 2 dịng với mỗi dịng 16 ký tự, đồng thời có rất nhiều
22


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

ví dụ mẫu được cộng đồng Arduino xây dựng sẵn sẽ giúp người mới sử dụng làm quen nhanh
hơn cũng như tiết kiệm được thời gian trong việc phát triển ứng dụng của mình.
1.2.6.2. Thơng số kỹ thuật:

•

Điện áp hoạt động: 5V

•

Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm

•

Chữ trắng, nền xanh

•

Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1inch tiện dụng khi kết nối với Breadboard

•

Đèn led nền có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng thích hợp

•

Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu

Hình 1.20: Màn hình hiển thị LCD 16 x 2.

23


Máy ấp trứng mini tự động

Nhóm 5

1.2.6.3. Mạch chuyển đổi I2C cho LCD:
LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của
vi điều khiển? Module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề này cho bạn, thay vì sử
dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với
module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối. Module chuyển đổi I2C
hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, …), kết nối với vi điều
khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.
Ưu điểm:
•

Tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

•

Dễ dàng kết nối với LCD.

Thơng số kĩ thuật:
•

Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.

•

Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).

•

Giao tiếp: I2C.

•

Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2).

•

Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H).

•

Trọng lượng: 5g.

•

Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.

•

Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.

Hình 1.21: Module chuyển đổi I2C dành cho LCD
24