XÂY DỰNG mô HÌNH ổ cắm THÔNG MINH

ff
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Trịnh Anh Quân

XÂY DỰNG MÔ HÌNH Ổ CẮM THÔNG MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: CNKT Điện tử Viễn thông

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Công Nam

HÀ NỘI-2018


TÓM TẮT
Tóm tắt: Ổ cắm thông minh hiện nay là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đời
sống xã hội, từ người các hộ gia đình đến các khu chế xuất, các nhà máy, xí nghiệp, ... Xuất
phát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoa học đã nghiên cứu
ra các loại ổ cắm thông minh có nghĩa chúng ưu việt hơn các ổ cắm thông thường. Chúng có
thể thực hiện được các chức năng như báo cháy, hẹn giờ tắt thiết bị,..... Trên thực tế các hộ
dân cư, các xí nghiệp lớn thường hay lắp đặt hệ thống ổ cắm điện này,không những đảm bảo
an toàn cho mạng lưới điện trong công ty mà khi xảy ra sự cố ngoài ý muốn chũng giúp giảm
thiểu thiệt hại về người và vật chất. Đồng thời khi khắc phục sự cố cũng ít tốn thời gian và
tiền bạc hơn.

Từ khóa: ESP-01, ACS712-5A, Arduino.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Xác nhận của GVHD

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Xây dựng mô hình ổ cắm thông
minh” là công trình nghiên cứu của riêng em, không sao chép của người khác. Các số
liệu, kết quả trong bài đồ án là trung thực và chưa được công bố ở các công trình khác.
Nếu không đúng như đã nêu trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Người cam đoan


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ổ CẮM THÔNG MINH. ....................................2
1.1. Tìm hiểu các thiết bị điện thông minh. ................................................................2
1.2. Tìm hiểu về các loại ổ cắm thông minh. .............................................................4
1.3. Lựa chọn phương án thi công ..............................................................................8
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG...............................................9
2.1. Module Wifi ESP8266-01. ..................................................................................9
2.1.1. Giới thiệu về dòng chip wifi ESP 8266 ........................................................9
2.1.2. Giới thiệu về ESP-01 sử dụng trong bài ......................................................11
2.2. Module đo dòng ACS712-5A. ...........................................................................14
2.3. LCD – Liquid Crystal Display ..........................................................................17
2.4. Các linh kiện khác. ............................................................................................20
2.4.1. Tìm hiểu về Arduino ...................................................................................20
2.4.1.1. Chức năng của bo mạch Arduino ..........................................................22
2.4.1.2. Chuẩn giao tiếp .....................................................................................23
2.4.1.3. Lí do lựa chọn Arduino .........................................................................23
2.4.2. Lập trình cho Arduino .................................................................................24

2.4.2.1. Giới thiệu về Arduino IDE ....................................................................24
2.4.2.2. Giao diện của Arduino IDE ...................................................................25
2.4.2.3. Cấu trúc của một chương trình Arduino IDE ........................................25
2.5. Giao tiếp với điện thoại .....................................................................................28
2.5.1. Giới thiệu về Blynk .....................................................................................28
2.5.2. Cơ sở kết nối và bảo mật .............................................................................31
2.5.2.1. Giao tiếp Wifi ........................................................................................31
2.5.2.2. Bảo mật ..................................................................................................33
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG. .............................................................38
3.1. Sơ đồ khối. .........................................................................................................38
3.2. Sơ đồ nguyên lý. ................................................................................................40
3.3. Nguyên lý hoạt động. ........................................................................................40
3.3.1. Mô phỏng mạch ...........................................................................................40
3.3.2. Sơ đồ mạch in ..............................................................................................41
3.3.3. Kết quả sau thực nghiệm .............................................................................44
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. ..............................................................45
PHỤ LỤC ...................................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................50


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Hình ảnh về Smart TV ...................................................................................2
Hình 1.2. Hình ảnh về Camera thông minh ...................................................................3
Hình 1.3. Hình ảnh về cách kết nối thông minh ............................................................3
Hình 1.4. Cách hoạt động của ổ cắm điện Handy Switch .............................................4
Hình 1.5. Công tắc Handy Switch .................................................................................5
Hình 1.6. Ổ cắm Pumping Tap ......................................................................................5
Hình 1.7. Cách hoạt động của ổ cắm Pumping Tap ......................................................6
Hình 1.8. Ổ cắm chống quá tải ......................................................................................6
Hình 1.9. Ổ cắm điện thông minh Timer.......................................................................7

Hình 1.10. Ổ cắm tích hợp USB ....................................................................................8
Hình 1.11. Sơ đồ khối cơ bản của ổ cắm điện thông minh. ..........................................8
Hình 2.1. Các chip ESP phổ biến trên thị trường. .........................................................9
Hình 2.2. Sơ đồ chân và sơ đồ khối của chip ESP 8266 .............................................11
Hình 2.3. Sơ đồ chân của ESP-01 ...............................................................................13
Hình 2.4. Hình ảnh thực tế của ACS 712 ....................................................................14
Hình 2.5. Sơ đồ chân của ACS712 ..............................................................................15
Hình 2.6. Sơ đồ chân của ACS 712-5A .......................................................................16
Hình 2.7. LCD 1604 ....................................................................................................17
Hình 2.8. LCD 12864 ..................................................................................................17
Hình 2.9. LCD 1602 xanh lá .......................................................................................18
Hình 2.10. Sơ đồ chân LCD 1602 ...............................................................................20
Hình 2.11. Arduino board ............................................................................................20
Hình 2.12. Arduino UNO R3 ......................................................................................21
Hình 2.13. Arduino Leonardo .....................................................................................21
Hình 2.14. Arduino Uno R3 SMD...............................................................................22
Hình 2.15. Giao diện IDE ............................................................................................25
Hình 2.16. Vùng thông báo IDE ..................................................................................25
Hình 2.17. Blynk ........................................................................................................28
Hình 2.18. Mô hình hoạt động của Blynk ...................................................................29
Hình 2.19. Giao diện hỗ trợ Blynk ..............................................................................30
Hình 2.20. Token bảo mật của mỗi dự án Blynk.........................................................31
Hình 2.21. Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP..........................................................36
Hình 2.22. Qúa trình đóng mở gói dữ liệu trong TCP/IP ............................................37
Hình 3.1. Sơ đồ khối tổng quát ....................................................................................38
Hình 3.2. Lưu đồ thuật toán.........................................................................................39
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lí mạch ..................................................................................40
Hinh 3.4. Mô phỏng mạch. ..........................................................................................40

Hình 3.5. Sơ đồ mạch in .............................................................................................41
Hình 3.6. Mạch sau khi thi công..................................................................................42
Hình 3.7. Thông số hiển thị trên LCD .........................................................................42
Hình 3.8. Thông sô hiển thị trên Smartphone .............................................................43
Hình 3.9. Thông số thực nghiệm .................................................................................44


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thông sô cơ bản so sánh các loại module ESP8266 ...................................10
Bảng 2.2. Thông số cơ bản của 1 chip ESP-8266 01 ..................................................12
Bảng 2.3. Thông sô kĩ thuật của ACS 712 ..................................................................15
Bảng 2.4. Thông số cơ bản của ACS 712-5A .............................................................16
Bảng 2.5. Thông số kĩ thuật của LCD 1602 ................................................................18
Bảng 2.6. Chức năng chân của LCD ...........................................................................19
Bảng 2.7. Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp .........................................................26
Bảng 3.1. Khảo sát điện năng tiêu thụ sau 3h .............................................................44


DANH MỤC BẢNG VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
Từ viết tắt

Viết đầy đủ tiếng Anh

Viết đầy đủ tiếng Việt

IoT

Internet of Things

Internet vạn vật

Intergrated Development

Môi trường phát triển tích

Environment

hợp

MCU

Microcontroller Unit

Bộ vi điều khiển

LCD

Liquid Crystal Display

Màn hình tinh thể lỏng

IDE

WPA/WPA2

Wifi protected access/ Wifi protect
access 2

SDA

Serial Data Line

SCL

Serial Clock Line

TCP

Transmission Control Protocol

Bảo vệ truy cập wifi
Đường truyền dữ liệu
Đường truyền xung đồng
hồ
Giao thức điều khiển
truyền vận


MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển của xã hội loài người thì nhu cầu sử dụng điện của
con người tăng một cách chóng mặt. Do đó bảo vệ hệ thống điện và phòng ngừa rủi ro
về điện là nhu cầu cấp bách của người sử dụng. Việc tích hợp các vi mạch và vi xử lý
thông minh vào các ổ cắm thông thường là một bước tiến đột phá cũng như giải quyết
căn cơ vấn đề này
Ổ cắm thông minh hiện nay là một trong những nhu cầu cần thiết trong xã hội
hiện tại và tương lai. Do có khả năng ưu việt nên các loại ổ cắm này đang được ưu tiên
và dần thay thế các loại ổ cắm truyền thống trong các xí nghiệp và hộ gia đình. Bởi
vậy các loại ổ cắm này đang ngày càng được phát triển nhỏ gọn và thông minh hơn và
chúng được đánh giá cao về việc chống rủi ro cũng như bảo toàn hệ thống sau phục
hồi.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ổ CẮM THÔNG MINH
1.1. Tìm hiểu thiết bị thông minh
Thiết bị điện thông minh là các thiết bị điện được sản xuất dựa trên trí thông minh
của con người. Chúng thể điều khiển tự động theo ý kiến của con người mà không cần
hoạt động thủ công. Có thể điều khiển từ xa qua máy tính bảng,điện thoại hay điều
khiển bằng giọng nói.
Hiện nay các thiết bị điện thông minh được sản xuất và phát triển mạnh mẽ. Tại
Viêt Nam có rất nhiều cuộc thi hay startup liên qua đến lĩnh vực điện tử thông minh.
Có thể nói các thiết bị thông minh rất đa dạng về tính năng cũng như mẫu mã. Có
thể kể đến như:
-

Cảm biến khói

-

Cảm biến hồng ngoại

-

Camera trong ngoài

-

Điều khiển trung tâm nhà thông minh

-

Cảm biến tự động đóng mở cửa
Một số hình ảnh về thiết bị điện thông minh:

Hình 1.1. Hình ảnh về Smart TV

2


Hình 1.2. Hình ảnh về Camera thông minh
Đặc biệt khi lắp đặt các thiệt bị này bạn không cần phải sửa chữa tại nhà lắp đặt
lại dây điện trong nhà của bạn, vì hệ thống đều sử dụng công nghệ kết nối không dây.

Hình 1.3. Hình ảnh về cách kết nối thông minh

3


1.2. Tìm hiểu về ổ cắm điện thông minh
Ổ cắm thông minh là một phát minh tuyệt vời trong thời đại ngày nay. Từ những
ý tưởng ban đầu như kéo dài ổ cắm bằng các ổ cắm di động, tăng thêm số đầu ổ
cắm,lắp them đèn báo áp trên ổ cắm,làm ổ cắm có cầu trì, làm ổ cắm có áp tô mát,làm
ổ cắm đa năng,…Đến nay, ổ cắm điện được bổ sung những công năng và hoàn thiện
đến mức người ta phải gọi ổ cắm điện là một khí cụ điện tinh xảo và đặt tên cho chúng
là “Ổ cắm thông minh”.
Nếu nhìn từ bên ngoài thì ổ cắm điện thông minh không khác ổ cắm điện thông
thường là mấy, chỉ thấy nó đẹp và đa dạng như các ổ cắm điện bình thường. Nhưng
không ít người sẽ phải bất ngờ trước cách hoạt động vượt trội của chúng đảm bảo sự
an toàn tuyệt đối, tự đóng cắt được mạch điện, điều khiển từ xa bằng hệ không dây,

đặc biệt giảm được khá nhiều tiền điện trong quá trình sử dụng.
Một số loại ổ cắm thông minh:
-

Có thể bật tắt nguồn điện tại bất cứ đâu trong nhà mình: Đôi khi bạn cảm thấy
ngại khi dậy bật tát đèn trong lúc ngủ thì loại ổ cắm này sẽ giúp chúng ta bật tát
mọi bóng đèn thông qua công tắc Handy Switch. Chỉ cần cắm điện đèn
ngủ ,đèn sân vườn,…vào công tắc này,sau đó dung công tắc không dây đi kèm
để bật tắt từ mọi nơi, mọi lúc. Bề mặt sau của công tắc không dây này có thể
bám dính trên mọi chất liệu và sử dụng lại nhiều lần.Vì vây, chúng ta có thể
đính chúng lên đầu giường ngủ, trên xe cá nhân hay bất cứ đâu.

Hình 1.4. Cách hoạt động của ổ cắm điện Handy Switch
4


Hình 1.5. Công tắc Handy Switch
-

Tự động loại bỏ các đồ dùng điện không hoạt động ra khỏi nguồn điện, giảm
tổn thất điện năng do sự rò điện trên vỏ bọc cách điện của dây dẫn: Đã từ lâu
người ta đã cảnh báo việc cắm các thiết bị điện tử gây lãng phí năng lượng ngay
cả khi thiết bị đó đã tắt. Ngay cả đối với những người có ý thức tiết kiệm vẫn có
lúc nhớ,lúc quên thói quen tiết kiệm. Vì vậy, ngắt kết nối các thiết bị khi không
sử dụng thức sự là một thói quen tốt. Tuy vậy là rất khó nhớ để rút phích căm
điện của các thiết bị riêng lẻ. Do đó người ta đã phát minh ra ổ cắm Pumping
Tap,có thể dò tìm dây điện không sử dụng và có thể đẩy chúng ra khỏi ổ cắm
điện trên tường. Nó có thiết kế khá đơn giản,có thể dò tìm dây điện không sử
dụng điện, lúc này đèn cảu ổ cắm từ màu xanh chuyển sang màu đỏ. Nếu sau 10
phút thiết bị không sử dụng điện, một cơ chế lò xo sẽ đẩy phích cắm ra khỏi ổ

cắm giống như một viên đạn bắn ra từ một khẩu sung đồ chơi. Tuy nhiên cách
này còn một vài hạn chế cần khắc phục, khi có đồ dùng trong nhà không hoạt
động như một chiếc quạt điện ngừng quay do người ra nhấn nút OFF, lúc này ổ
cắm sẽ ngắt điện của thiết bị mặc dù phích cắm vẫn nằm trong ổ. Nhưng cũng
có một ưu điểm quý giá đó là khi dây điện bị dò do cách điện xấu hay công tắc
ở trạng thái chờ, nếu so với ổ cắm thường thì chúng ta luông được an toàn và
tiết kiệm chi phí tiêu thụ.

Hình 1.6. Ổ cắm Pumping Tap
5


1.7. Cách hoạt động của ổ cắm Pumping Tap
-

Tự động kiểm soát sự quá tải trên đường dây khi cùng có nhiều đồ dung điện
hoạt động trong một lúc, nó sẽ lựa chọn và loại bỏ một vài đồ dung không cần
thiết, tiếp tục duy trì thiết bị điện còn lại theo yêu cầu của bạn: Với việc sử
dụng công nghệ NFC những thông tin ban đầu được gắn trên chân cắm điện của
các thiết bị trong tương lai. Khi bạn cắm nó vào ổ cắm các thông tin về thiết bị
đó, công suất của nó là bao nhiêu sẽ lập tức được ổ cắm ghi lại và quyết định
một số cài đặt trước. Khi áp dụng trong gia đình khi bạn định cắm một thiết bị
nào đó vào ổ cắm mà không biết nó chịu được tải bao nhiêu. Nếu quá công suất
rất dễ dẫn đến ngắt điện toàn hệ thống. Đối với loại ổ cắm này chúng có thể
ngắt Tivi hoặc bình nóng lạnh chứ không bao giờ ngắt tủ lạnh. Hơn nữa, chế độ
bảo vệ tải là rất quan trọng với các ổ cắm. Nếu thiếu sẽ gây ra một số hiện
tượng chập cháy đột biến không thể kiểm soát đươc. Với ổ cắm đa năng việc
phục hồi là rất nhanh sau một nút bấm hơn là phải thay thế lại toàn bộ tốn nhiều
chi phí và con người. Đồng thời các thiết bị này được làm từ vật liệu chống chịu
cao nên có thể ngăn chặn cháy nổ khi lan rộng.

Hình 1.8. Ổ cắm chống quá tải
6


-

Chức năng tự động hẹn giờ để tự động hoặc định sẵn thời gian hoạt động cho
các thiết bị điện: Chúng ta sẽ tốn nhiều thời gian để chờ nước đầy, chờ tắt đèn
quảng cáo, tắt máy bơm,….nhất là trong thời đại bận rộn hiện nay. Do đó ổ cắm
điện Timer ra đời để phục vụ điều này. Chỉ cần gắn dây nguồn thiết bị vào ổ
Timer và nối ổ cắm này vào điện lưới 220VAC nó sẽ giúp bạn canh thời gian
tắt và mở một cách hiệu quả. Phạm vi hoạt động của chúng rất rộng trên mọi
thiết bị giúp chúng ta tiết kiệm thời gian của chính mình.

Hình 1.9. Ổ cắm điện thông minh Timer
-

Chức năng điều khiển thông minh: Là một công nghệ cho phép điều khiển bật
tắt ổ cắm điện theo lệnh của máy chủ. Khi máy tính chủ tắt thì đồng thời các
thiết bị như máy fax, máy photo,…cũng dừng hoạt động cùng thời điểm Hay
biến điều hòa thành một thiết bị thông minh không kém khi được điều khiển
thông qua internet và cài đặt theo nhu nhu cầu sử dụng.Hơn thế nữa các thiết bị
công nghệ hiện nay đã trở nên phổ biến nên việc tích hợp ổ cắm USB là một cải
tiến phù hợp với xu thế. Điều này tránh việc dây dợ lằng nhằng khi người dung
muốn cắm sạc cho thiết bị của mình thì chỉ cần ổ cắm điện là đủ.Trong tương
lai có thể có thể tích hợp các vi mạch tinh vi hơn để có thể quản lí và giám sát
thiết bị sử dụng nó. Như công nghệ NFC để nhận dạng người dùng qua việc
quẹt thẻ sử dụng ổ cắm. Ổ cắm này sẽ ghi lại số điện đã dùng và giúp chúng ta
biết được số tiền điện phải thanh toán là bao nhiêu.

7


Hình 1.10. Ổ cắm tích hợp USB
1.3. Lựa chọn phương án thi công
Ổ cắm điện thông minh cần ba khối chức năng cơ bản là:
-

Khối cảm biến thông số nguồn điện.

-

Khối xử lý có nhiệm vụ tính toán, xử lý dữ liệu để đưa đến khối hiển thị (Khối
xử lí do nhà sản xuất hoặc người sử dụng thiết kế).

-

Khối hiển thị có chức năng hiển thị các thông số đo.
Khối cảm biến

Khối xử lý

Khối hiển thị

Hình 1.11. Sơ đồ khối cơ bản của ổ cắm điện thông minh.
Do đó có một số phương án thi công dùng những linh kiện phù hợp với các khối
chức năng trong cân điện tử như sau:
Cảm biến đo dòng ACS712 là thiết bị đo công suất dùng trong mạch điện tử, đa
dạng về tính năng và hình dạng, rất dễ sử dụng cùng module wifi ESP-01.

Arduino là một board mạch được tích hợp sẵn vi xử lý chính cùng các linh kiện
điện tử cần thiết giúp mạch có nhiều tính năng và chạy ổn định. Hiện nay board
Arduino Uno được nhiều người sử dụng và ứng dụng trong rất nhiều mạch điện tử.
LCD, cụ thể là LCD 16x2 rất hay được dùng trong các mạch điện tử vì LCD có
thể hiển thị được cả chữ và số theo yêu cầu người người sử dụng.
Do vậy, trong mạch ổ cắm thông minh ở báo cáo tốt nghiệp lần này, em sử dụng
các linh kiện dùng trong mạch điện tửlà cảm biến đo dòng ACS712-5A, module wifi
ESP-01, LCD, Arduino Uno R3.

8


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.1. Module Wifi ESP-01
2.1.1. Giới thiệu về dòng chip wifi ESP 8266
ESP8266 là dòng chip tích hợp Wifi 2.4Ghz, giá thành rẻ và được sản xuất bởi
một công ty bán dẫn Trung Quốc có tên là Espressif Systems.
Được phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng
Mô dun 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.
Do không hỗ trợ bộ nhớ Flash nên các board sử dụng ESP8266 phải gắn thêm
chip Flash bên ngoài và thường là Flash SPI để ESP8266 có thể đọc chương trình ứng
dụng với chuẩn SDIO hoặc SPI.
Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn
ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266.

Hình 2.1. Các chip ESP phổ biến trên thị trường
9


Tại thời điểm xuất bản sách này, Espressif đã hỗ trợ 2 nền tảng SDK (Software
Development Kit - Gói phát triển phần mềm) độc lập, là: NONOS SDK và RTOS
SDK. Cả 2 đều có những ưu điểm riêng phù hợp với từng ứng dụng nhất định, và sử
dụng chung nhiều các hàm điều khiển phần cứng. Tuy nhiên NONOS SDK được hỗ
trợ cập nhật sớm nhất, nhiều tính năng nhất và đơn giản, dễ sử dụng hơn. Vì vậy,
chúng được sử dụng rộng rãi hơn gói phát triển kia.
ESP8266 cần ít nhất thêm 7 linh kiện nữa mới có thể hoạt động, trong đó phần
khó nhất là Antena. Đòi hỏi phải được sản xuất, kiểm tra với các thiết bị hiện đại. Do
đó, trên thị trường xuất hiện nhiều Module và Board mạch phát triển đảm đương hết để
người dùng đơn giản nhất trong việc phát triển ứng dụng. Một số Module và Board
phát triển phổ biến:
Bảng 2.1. Thông số cơ bản so sánh các loại module ESP8266

10


2.1.2. Giới thiệu về ESP-01

Hình 2.2. Hình ảnh thực tế module ESP-01

11


Bảng 2.2. Thông số cơ bản của ESP-01
Danh

Linh kiện

Khoảng hoạt động

mục
Thông số Giao thức wifi
wifi

Dải tần

Thông số Kết nối ngoại vi

Chuẩn wifi 802.11 b/g/n
2.4GHz-2.5GHz (2400M-2483.5M)
UART/HSPI/I2C/I2S/Ir Remote Control

phần
GPIO/PWM

cứng
Điện áp hoạt động

3.0~3.6V

Dòng hoạt động

80mA

Nhiệt độ hoạt động

-40°~125°

Kích cỡ linh kiện

16mm*21.2mm*3mm

Hình dạng

N/A

Thông số Wifi mode

station/softAP/SoftAP+station

phần
mềm

Loại bảo mật

WPA/WPA2

Mã hóa

WEP/TKIP/AES

Nâng cấp Firmware

Truyền dữ liệu qua cổng UART hoặc host

Phần mềm phát triển Supports Cloud Server Development/SDK for

customfirmware development
Giao thức mạng

IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP

Cấu hình

AT Instruction Set, Cloud Server, Android
/iOS App

12


Hình 2.3. Sơ đồ chân của ESP-01
Module ESP8266 ESP-01 hỗ trợ chuẩn giao tiếp UART, thích hợp giao tiếp với
vi điều khiển để truyền tải dữ liệu hay điều khiển các thiết bị thông qua wifi. Module
ESP-01 có khả năng hoạt động độc lập với 2 chân I/O (cho phép module kết nối trực
tiếp với cảm biến, thiết bị ngoại vi hoặc điều khiển máy chủ thông qua wifi) và có khả
năng lưu trữ với bộ nhớ Flash 1MB.
❖ Chức năng chân:
-

VCC: 3.3V lên đến 300mA.

-

GND: 0V.

-

Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển.

-

Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển.

-

RST: chân reset, kéo xuống mass để reset.

13


CH_PD: chân này nếu được kéo lên mức cao module sẽ bắt đầu thu phát wifi,

-

kéo xuống mức thấp module dừng phát wifi. GPIO0: kéo xuống thấp (GND) để
vào chế độ upgrade firmware.
-

GPIO2: không sử dụng.

2.2. Module đo dòng ACS712-5A
Cảm biến dòng điện ACS712 là một IC cảm biến dòng tuyến tính dựa trên hiệu
ứng Hall. ACS xuất ra 1 tín hiệu analog, Vout biến đổi tuyến tính theo sự thay đổi của
dòng điện được lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC), trong phạm vi đã cho. Tụ (Cf theo sơ
đồ) được dùng với mục đích chống nhiễu và có giá trị tùy thuộc vào từng mục đích sử
dụng.
Hiệu ứng Hall được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879 và trở thành

một trong các hiệu ứng cơ bản của vật lý học. Hiệu ứng Hall là hiệu ứng xuất hiện trên
một vật dẫn có dòng điện chạy qua khi được đặt vào trong một từ trường.
Một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một
bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang
có dòng điện chạy qua. Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra
tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua
thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall (một chất bán
dẫn).
Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là: VH = (IB)/(den)
Trong đó: với VH là hiệu thế Hall, I là cường độ dòng điện, B là cường độ từ
trường, d là độ dày của thanh Hall, e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong
thanh Hall, và n mật độ các hạt này trong thanh Hall.

Hình 2.4. Hình ảnh thực tế của ACS 712

14


❖ Sơ đồ chân:

Hình 2.5. Sơ đồ chân của ACS 712
❖ Thông số kĩ thuật:
Bảng 2.3. Thông số kĩ thuật của ACS 712
Thời gian chuyển đổi

5µs

Độ nhạy đầu ra

96 – 104 mV/A

Sử dụng nguồn điện

5V

Điện trở trong

1.2mΩ

Nhiệt độ hoạt động

-40 – 85 0C

Điện áp cách ly tối đa

2100V (RMS)

Độ nhạy với các loại module
•

ACS 712-05B (5Ampe): 180 – 190 mV/A

•

ACS 712-20A (20Ampe): 96 – 104 mV/A

•

ACS 712-30A (30Ampe): 64 – 68 mV/A

15


❖ Sơ đồ chân:ACS 712-5A

Hình 2.6. Sơ đồ chân của ACS712-5A
❖ Thông số kĩ thuật:
Bảng 2.4. Thông số cơ bản của ACS 712-5A
Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp

-

Thời gian chuyển đổi

5µs

Độ nhạy đầu ra

96 – 104 mV/A

Sử dụng nguồn điện

5V

Điện trở trong

1.2mΩ

Nhiệt độ hoạt động

-40 – 85 0C

Điện áp cách ly tối đa

2100V (RMS)

Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều, dòng điện đi từ Ip+ đến
Ip- để Vout ra mức điện thế 2.5 - 5V tương ứng dòng 0 - 5A, nếu mắc ngược
Vout sẽ ra điện thế 2.5V đến 0V tương ứng với 0A đến -5A. Cấp nguồn 5V cho
module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino), thì
Vout=2.5V. Khi dòng Ip( dòng của tải) bằng 5A thì Vout=5V, Vout sẽ tuyến
tính với dòng Ip, trong khoản 2.5V đến 5V tương ứng với dòng 0 đến 5A.Để
kiểm tra dùng đồng hồ VOM thang đo DC đo Vout.

-

Khi đo dòng điện AC, do dòng điện AC không có chiều nên không cần quan
tâm chiều.Cấp nguồn 5V cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối
16


tiếp với domino), thì Vout=2.5V khi có dòng xoay chiều Ip (dòng AC) do dòng
xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm sin, nên điện thế Vout sẽ là điện
thế xoay chiều hình sin có độ lớn tuyến tính với dòng điện AC, 0 đến 5V(thế
xoay chiều xoay chiều) tương ứng với -5A đến 5A (dòng xoay chiều). Để kiểm
tra dùng đồng hồ VOM thang đo AC đo Vout.
❖ Cách tính công suất
Định nghĩa: Là phần điện năng trong mạch điện có thể biến đổi thành các dạng
năng lượng có ích khác (cơ, nhiệt, hay hóa). Đây là phần công suất có lợi, có ích của
mạch điện. Đơn vị: W (J/s)

Công thức: P = UIgcos𝜑
Trong đó:
-

P: công suất hiệu dụng

-

U: là điện áp (V)

-

I: là cường độ dòng điện (A)

-

Cosφ: hệ số công suất

2.3. LCD - Liquid Crystal Display
LCD được sử dụng nhiều trong các ứng dụng của vi điề u khiể n. Nó có khả năng
hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng
dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá
thành rẻ. LCD loa ̣i nhỏ hay còn go ̣i là TEXT LCD (để phân biê ̣t với graphic LCD hiể n thi hi
̣ ̀nh ảnh).

Hình 2.7. LCD 1604

Hình 2.8. LCD 12864

17