Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.09 MB, 108 trang )
TR
NG
B
B GIÁO D C & ÀO T O
I H C S PH M K THU T TP. H CHệ MINH
KHOA I N ậ I N T
MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH
---------------------------------
ÁN T T NGHI P
NGÀNH CỌNG NGH K THU T I N T
TRUY N THỌNG
TÀI:
THI T K VÀ THI CỌNG MÔ HÌNH
I U KHI N THI T B
I N
GVHD: ThS. Nguy n ình Phú
SVTH: Nguy n Tri Ph
Võ Duy Tâm
Tp. H Chí Minh ậ 7/2019
ng
14141238
14141276
TR
NG
B
B GIÁO D C & ÀO T O
I H C S PH M K THU T TP. H CHệ MINH
KHOA I N ậ I N T
MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH
---------------------------------
ÁN T T NGHI P
NGÀNH K THU T I N T
TRUY N THÔNG
TÀI:
THI T K VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
I U KHI N THI T B
I N
GVHD: ThS. Nguy n ình Phú
SVTH: Nguy n Tri Ph
Võ Duy Tâm
Tp. H Chí Minh ậ 7/2019
ng
14141238
14141276
TR
C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
NG H SPKT TP. H CHệ MINH
KHOA I N- I N T
B
MỌN I N T
CL P-T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
DO - H NH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 28 tháng 6 n m 2019
NHI M V
H tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Nguy n Tri Ph
ng
MSSV: 14141238
Võ Duy Tâm
MSSV: 14141276
Công ngh k thu t đi n t truy n thông
Mã ngành: 141
H đƠo t o:
i h c chính quy
Khóa:
I. TểN
ÁN T T NGHI P
Mư h : 1
L p: 14141DT
2014
TÀI:
THI T K VÀ THI CỌNG MÔ HÌNH I U KHI N
THI T B
I N
II. NHI M V :
1. Các s li u ban đ u
- Nguy n ình Phú, Giáo trình Vi đi u khi n, Tr
ng H S Ph m K Thu t Tp.
H Chí Minh.
- Tr n Thu HƠ ậ Tr
ng Th Bích Ngà ậ Nguy n Th L
ậ Phù Th Ng c Hi u ậ D
ng ậ Bùi Th Tuy t an
ng Th C m Tú, Giáo trình
i n t c b n, Nhà
xu t b n H Qu c gia Tp. H Chí Minh.
- Nguy n ình Phú ậ Nguy n Tr
ng Duy, Giáo trình K thu t s , NhƠ xu t b n
H Qu c gia Tp. H Chí Minh.
2. N i dung th c hi n
-
i u khi n vƠ giám sát thi t b thông qua Internet.
- Thi t k giao di n ng d ng, Web Server.
- Thi công m ch vƠ mô hình.
- Cơn ch nh h th ng.
-
ánh giá k t qu th c hi n.
i
- Vi t báo cáo.
- Báo cáo đ tƠi.
III. NGÀY GIAO NHI M V :
18/02/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V :
30/06/2019
V. H VÀ TểN CÁN B H
ThS. Nguy n ình Phú
CÁN B H
NG D N
NG D N:
BM. I N T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
ii
TR
C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
NG H SPKT TP. H CHệ MINH
KHOA I N- I N T
B
MỌN I N T
CL P-T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
DO - H NH PHÚC
----o0o---Tp.HCM, ngày 28 tháng 6 n m 2019
L CH TRÌNH TH C HI N
H tên sinh viên 1: Nguy n Tri Ph
ÁN T T NGHI P
ng
L p: 14141DT1B
MSSV: 14141238
H tên sinh viên 2: Võ Duy Tâm
L p: 14141DT2C
MSSV: 14141276
Tên đ tƠi:
Tểi t Ệ và thi công mô hình đi u Ệểi n tểi t b đi n
Tu n/nỂày
N i ếung
Tu n 1
G p GVHD đ trao đ i v đ tƠi đ án, ti n hƠnh
ch n đ tƠi
(18/2 ậ 24/2)
Tu n 2
(25/2 ậ 3/3)
Tu n 3
(4/3 ậ 10/3)
Tu n 4
(11/3 ậ 17/3)
Tu n 5
(18/3 ậ 24/3)
Tu n 6
(25/3 ậ 31/3)
Tu n 7
(1/4 ậ 7/4)
XáẾ nể n
GVHD
Tìm hi u các đ tƠi có liên quan
Báo cáo h
Vi t đ c
ng th c hi n đ tƠi v i GVHD
ng chi ti t, l ch trình th c hi n
Thi t k s đ kh i, s đ nguyên lý
L a ch n linh ki n
Tìm hi u module Wifi ESP32
Báo cáo ti n đ cho GVHD
L p trình cho ESP32 đi u khi n Led đ n
Tìm hi u h đi u hƠnh Android, Web Server
iii
Tu n 8
(8/4 ậ 14/4)
Tu n 9
(15/4 ậ 21/4)
Tu n 10, 11
(22/4 ậ 5/5)
Tu n 12
(6/5 ậ 12/5)
Tu n 13
(13/5 ậ 19/5)
Tu n 14
(20/5 ậ 26/5)
Tu n 15
(27/5 ậ 2/6)
Tu n 16, 17
(3/6 ậ 16/6)
Thi t k
ng d ng, giao di n Web
L p trình ESP32 đi u khi n đ
c thi t b đi n
Báo cáo ti n đ cho GVHD
T ng h p ch ng trình, giao ti p gi a các
module đi u khi n, truy n nh n d li u qua
Internet
Ti n hƠnh v vƠ thi công m ch ph n c ng
Ti n hƠnh v vƠ thi công m ch ph n c ng
Thi công mô hình
Vi t báo cáo
HoƠn thƠnh m ch, mô hình
Ki m tra ho t đ ng h th ng
Vi t báo cáo
HoƠn thi n báo cáo vƠ mô hình
GV H NG D N
(Ký vƠ ghi rõ h vƠ tên)
iv
L I CAM OAN
Chúng tôi xin cam k t khóa lu n t t nghi p nƠy lƠ đ tài do chính chúng tôi
nghiên c u vƠ th c hi n. Chúng tôi ch d a trên mà không sao chép t b t kì tƠi li u
hay công trình nào đư đ
c th c hi n tr
c đó. N u có b t k vi ph m nƠo, chúng tôi
xin hoàn toàn ch u trách nhi m.
Ng
i th c hi n
Nguy n Tri Ph
ng
Võ Duy Tâm
v
L IC M
N
Chúng em xin chân thành g i l i c m n sơu s c đ n Th y Nguy n
Trong su t quá trình th c hi n đ tƠi nƠy, Th y luôn lƠ ng
ình Phú.
i đ ng hƠnh cùng chúng
em v i s ch d n t n tình, nh ng l i góp ý nh n xét vƠ nh ng kinh nghi m quý báu
đ
c Th y truy n đ t l i đư t o đi u ki n thu n l i đ chúng em hoƠn thƠnh t t đ tƠi.
Chúng em xin c m n đ n các Th y, Cô trong khoa
i nậ
i n t đư gi ng
d y cho chúng em nh ng ki n th c n n t ng đ chúng em có ti n đ th c thi n đ tƠi
này.
C m n cha m đư t o đi u ki n t t nh t, lƠ đ ng l c m nh m đ con hoƠn
thƠnh khóa lu n nƠy.
Xin chơn thƠnh c m n.
Ng
i th c hi n
Nguy n Tri Ph
ng
Võ Duy Tâm
vi
M CL C
NHI M V
ÁN T T NGHI P ........................................................................... i
L CH TRỊNH TH C HI N
ÁN T T NGHI P ............................................... iii
L I CAM OAN .......................................................................................................v
L I C M N ........................................................................................................... vi
M C L C ................................................................................................................ vii
LI T Kể HỊNH ........................................................................................................ xii
LI T Kể B NG .......................................................................................................xv
TịM T T ............................................................................................................... xvi
Ch
ng 1. T NG QUAN ...........................................................................................1
1.1.
TV N
1.2. M C TIểU
...............................................................................................1
TÀI ......................................................................................1
1.3. N I DUNG NGHIểN C U .........................................................................2
1.4. GI I H N .....................................................................................................2
1.5. B C C ........................................................................................................3
Ch
ng 2: C S Lụ THUY T ................................................................................4
2.1. S
D NG THI T B
I N DỂN D NG ...................................................4
2.2. T NG QUAN V INTERNET OF THINGS ...............................................4
2.2.1.
Gi i thi u .............................................................................................4
2.2.2.
L ch s hình thành ...............................................................................6
2.2.3.
ng d ng c a IoT ................................................................................6
2.3. CỌNG NGH WIFI ....................................................................................10
2.3.1.
Gi i thi u ...........................................................................................10
2.3.2.
Công ngh truy n nh n d li u .........................................................10
2.3.3.
ThƠnh ph n c a m ng Wifi ...............................................................11
2.3.4.
C u trúc liên k t ................................................................................11
2.3.5.
Hotspot ..............................................................................................12
vii
2.3.6.
Cách th c ho t đ ng ..........................................................................12
2.3.7.
Giao ti p trong Wifi ..........................................................................13
2.3.8.
u nh
c đi m ..................................................................................14
2.3.9.
B o m t ..............................................................................................14
2.4. H
I U HÀNH ANDROID .....................................................................14
2.4.1.
Gi i thi u ...........................................................................................14
2.4.2.
L ch s ...............................................................................................15
2.4.3.
Tính n ng ...........................................................................................15
2.4.4.
Ki n trúc c b n ................................................................................16
2.4.5.
Thành ph n c a ng d ng Android ...................................................17
2.4.6.
u nh
c đi m ..................................................................................18
2.5. GIAO TH C MQTT ...................................................................................19
2.5.1.
Gi i thi u ...........................................................................................19
2.5.2.
L ch s ...............................................................................................19
2.5.3.
ThƠnh ph n c a MQTT .....................................................................20
2.5.4.
MQTT QoS ........................................................................................21
2.5.5.
Broker trong IoT ................................................................................21
2.5.6.
u đi m .............................................................................................22
2.5.7.
B o m t ..............................................................................................22
2.6. GI I THI U NODE ậ RED........................................................................22
2.6.1.
Gi i thi u ...........................................................................................22
2.6.2.
Node ậ RED và IoT ...........................................................................23
2.6.3.
Tính n ng ...........................................................................................24
2.7. GI I THI U PH N C NG .......................................................................25
2.7.1.
Gi i thi u chip Wifi ESP32 ...............................................................25
2.7.1.1.
T ng quan ESP32...........................................................................25
2.7.1.2.
c đi m ........................................................................................27
viii
2.7.1.3.
S đ chân c a module ESP32-WOOM-32 ..................................28
2.7.1.4.
Ch c n ng tích h p trong ESP32 ...................................................31
2.7.1.4.1. CPU và ki n trúc b nh .............................................................31
2.7.1.4.2. Timers và Watchdogs..................................................................32
2.7.1.4.3. H th ng xung đ ng h (Clock) ..................................................33
2.7.1.4.4. Wifi .............................................................................................33
2.7.1.4.5. Bluetooth .....................................................................................34
2.7.1.4.6. RTC và qu n lý n ng l
2.7.1.5.
Thi t b ngo i vi và c m bi n c a ESP32 ......................................34
2.7.1.6.
c tính v đi n .............................................................................36
2.7.1.7.
S đ nguyên lý module ESP32-WOOM-32 .................................37
2.7.2.
Ch
ng th p ................................................34
Gi i thi u c m bi n ...........................................................................38
2.7.2.1.
Gi i thi u .......................................................................................38
2.7.2.2.
Ho t đ ng .......................................................................................38
ng 3: TệNH TOÁN VÀ THI T K .................................................................41
3.1. GI I THI U ................................................................................................41
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THI T K ......................................................................41
Ch
3.2.1.
Thi t k s đ kh i h th ng .............................................................41
3.2.2.
Tính toán vƠ thi t k ..........................................................................43
3.2.2.1.
Kh i x lý trung tâm ......................................................................43
3.2.2.2.
Kh i ngõ ra công su t ....................................................................44
3.2.2.3.
Kh i c m bi n ................................................................................47
3.2.2.4.
Kh i ngu n .....................................................................................49
3.2.2.5.
S đ nguyên lý toàn m ch ............................................................51
ng 4: THI CỌNG H TH NG ........................................................................52
4.1. GI I THI U ................................................................................................52
4.2. THI CỌNG H TH NG .............................................................................52
ix
4.2.1.
Thi công board m ch .........................................................................52
4.2.2.
L p ráp vƠ ki m tra ............................................................................56
4.3.
ịNG GịI VÀ THI CỌNG MỌ HỊNH ....................................................56
4.3.1.
óng gói b đi u khi n .....................................................................56
4.3.2.
Thi công mô hình ..............................................................................57
4.4. L P TRỊNH H TH NG ...........................................................................57
4.4.1.
4.4.1.1.
L u đ gi i thu t m ch đi u khi n.................................................57
4.4.1.2.
L u đ gi i thu t Web Server ........................................................59
4.4.2.
Ph n m m l p trình vi đi u khi n ......................................................61
4.4.2.1.
Gi i thi u .......................................................................................61
4.4.2.2.
Ch
ng trình đi u khi n ................................................................65
4.4.3.
Web Server ........................................................................................65
4.4.4.
ng d ng Android .............................................................................71
4.5. H
Ch
L u đ gi i thu t ...............................................................................57
NG D N S
D NG, THAO TÁC ....................................................74
4.5.1.
Vi t tƠi li u h
ng d n s d ng ........................................................74
4.5.2.
Quy trình thao tác ..............................................................................74
ng 5: K T QU , NH N XÉT VÀ ÁNH GIÁ .............................................76
5.1. GI I THI U ................................................................................................76
5.2. K T QU
T
C ..............................................................................76
5.3. K T QU TH C NGHI M .......................................................................76
5.3.1.
Mô hình .............................................................................................76
5.3.2.
i u khi n vƠ giám sát thi t b , c m bi n qua Web Server ..............77
5.3.3.
i u khi n vƠ giám sát thi t b , c m bi n qua ng d ng Android ....79
5.4. NH N XÉT VÀ ÁNH GIÁ .....................................................................80
5.4.1.
Nh n xét.............................................................................................80
5.4.2.
ánh giá.............................................................................................80
x
Ch
ng 6: K T LU N VÀ H
NG PHÁT TRI N ..............................................82
6.1. K T LU N .................................................................................................82
6.1.1.
u đi m .............................................................................................82
6.1.2.
Khuy t đi m ......................................................................................82
6.2. H
NG PHÁT TRI N ..............................................................................82
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................83
PH L C ..................................................................................................................84
xi
LI T KÊ HÌNH
Hình 2.1. Internet of things .........................................................................................5
ảình 2.2.
ng d ng c a IoT .......................................................................................6
Hình 2.3. Smart Home .................................................................................................7
Hình 2.4. IoT trong giao thông v n t i .......................................................................7
ảình 2.5. IoT trong y t ...............................................................................................8
ảình 2.6. IoT trong nông nghi p .................................................................................9
Hình 2.7. Smart City....................................................................................................9
ảình 2.8. Bi u t
ng Wifi .........................................................................................10
ảình 2.9. C u trúc liên k t ngang hàng ....................................................................11
ảình 2.10. C u trúc liên k t d a trên AP .................................................................12
ảình 2.11. Cách th c ho t đ ng c a m ng Wifi .......................................................13
ảình 2.12. Cách th c giao ti p trong m ng Wifi ......................................................13
ảình 2.13. Bi u t
ng Android .................................................................................15
ảình 2.14. M t s
ng d ng Android .......................................................................18
ảình 2.15. Ảiao th c MQTT .....................................................................................19
ảình 2.16. ảo t đ ng c a client ...............................................................................20
ảình 2.17. ảo t đ ng c a Topic ...............................................................................20
ảình 2.18. Thành ph n c a m t MQTT trong h th ng IoT .....................................21
ảình 2.19. M t Node - RED c b n ..........................................................................23
Hình 2.20. Node – RED và IoT .................................................................................24
ảình 2.21. Ảiao di n Node – RED ............................................................................24
Hình 2.22. Module ESP32-WOOM-32 .....................................................................26
Hình 2.23. Ki n trúc c a ESP32 ...............................................................................26
ảình 2.24. S đ b trí chân c a module ESP32-WOOM-32 ..................................31
ảình 2.25. C u trúc và đ a ch b nh c a ESP32 ...................................................32
ảình 2.26. S đ nguyên lý module ESP32-WOOM-32 ...........................................37
ảình 2.27. S đ nguyên lý thi t b ngo i vi module ESP32-WOOM-32 .................38
ảình 2.28. S đ chân DảT11 ..................................................................................38
ảình 2.29. Xung b t đ u DảT11 ..............................................................................39
ảình 2.30. Ả i xung ph n h i c a DảT11 ...............................................................39
Hình 2.31. Ả i d li u ch a bit 0, bit 1 ....................................................................40
xii
ảình 2.32. K t thúc đ c giá tr c a DảT11 ..............................................................40
ảình 3.1. S đ mô hình h th ng .............................................................................41
ảình 3.2. S đ kh i h th ng ...................................................................................42
ảình 3.3. nh th c t board ESP32-DevKitC ..........................................................43
ảình 3.4. S đ nguyên lý board đi u khi n ESP32-DevKitC ..................................44
Hình 3.5. Relay 5V-10A ............................................................................................45
Hình 3.6. Diode 1N4007, Opto PC817 và transistor C1815 ....................................46
ảình 3.7. S đ nguyên lý kh i công su t ngõ ra .....................................................47
ảình 3.8. C m bi n DảT11 ......................................................................................48
ảình 3.9. S đ k t n i c m bi n DảT11 v i ESP32 ...............................................48
ảình 3.10. Module ngu n AC-DC.............................................................................49
Hình 3.11. S đ nguyên lý m ch ngu n ..................................................................50
ảình 3.12. S đ nguyên lý toàn m ch .....................................................................51
ảình 4.1. S đ b trí linh ki n m ch đi u khi n ......................................................53
ảình 4.2. S đ đi dây m ch in l p trên ...................................................................53
ảình 4.3. S đ đi dây m ch in l p d
i ..................................................................54
ảình 4.4. S đ 3D m ch đi u khi n ........................................................................54
ảình 4.5. M ch đi u khi n sau khi l p linh ki n.......................................................56
ảình 4.6. nh h p d ng m ch đi u khi n .................................................................56
ảình 4.7. Mô hình m t trong và m t ngoài h th ng ................................................57
ảình 4.8. L u đ đi u khi n thi t b ..........................................................................58
ảình 4.9. L u đ Web Server ....................................................................................60
ảình 4.10. Bi u t
ng VSCode .................................................................................61
Hình 4.11. Ảiao di n trang Web t i VSCode ............................................................62
ảình 4.12. Ảiao di n kh i đ ng VSCode ..................................................................63
ảình 4.13. Cài đ t PlatformIO IDE ..........................................................................63
ảình 4.14. T o d án l p trình cho board ESP32-DevKitC .....................................64
ảình 4.15. Ảiao di n l p trình ..................................................................................64
ảình 4.16.
ng ký tài kho n Cloud MQTT .............................................................65
ảình 4.17. T o m t d án m i trong Cloud MQTT ..................................................66
ảình 4.18. Thông tin c n thi t cho d án trong Cloud MQTT .................................66
ảình 4.19. M t s d án sau khi t o .........................................................................66
xiii
ảình 4.20. Thông tin chi ti t cho m t d án .............................................................67
ảình 4.21. N i giám sát và đi u khi n d li u..........................................................67
ảình 4.22. Kh i đ ng Node – RED...........................................................................68
Hình 4.23. Màn hình giao di n thi t k Web ............................................................69
ảình 4.24. T o k t n i v i Server .............................................................................69
ảình 4.25. C u hình đ a ch k t n i ..........................................................................69
ảình 4.26. M t nút đi u khi n c b n .......................................................................70
ảình 4.27. C u hình cho m t nút ..............................................................................70
ảình 4.28. Ti n hành deploy giao di n .....................................................................71
ảình 4.29. Ảiao di n nút đi u khi n .........................................................................71
ảình 4.30.
ng d ng MQTT Dashboard ..................................................................71
ảình 4.31. B ng thu c tính MQTT Dashboard ........................................................72
ảình 4.32. T o m t Broker .......................................................................................73
ảình 4.33. Thi t k và ch nh s a giao di n ng d ng ..............................................73
Hình 4.34. Quy trình thao tác ...................................................................................74
Hình 5.1. Mô hình h th ng khi đ
c c p ngu n 220VAC .......................................76
ảình 5.2. Các thi t b khi ch a đ
c b t trên màn hình đi u khi n .........................77
ảình 5.3. Các thi t b đ
c b t trên màn hình đi u khi n ........................................77
ảình 5.4. Nhi t đ và đ
m b đi u khi n hi n th trên giao di n Web ..................78
ảình 5.5. Tr ng thái thi t b đ
c giám sát trên Cloud MQTT ................................78
ảình 5.6. Ảiao di n ng d ng Android khi các thi t b t t, b t và giá tr c m bi n 79
ảình 5.7. Mô hình khi b t các thi t b ......................................................................79
xiv
LI T KÊ B NG
B ng 2.1: Th ng kê các thi t b đi n trong phòng h c và công su t tiêu th .............4
B ng 2.2: Các phiên b n module c a ESP32 ...........................................................25
B ng 2.3: Thông s k thu t c b n c a module ESP32-WOOM-32 .......................27
B ng 2.4:
nh ngh a các chân module ESP32-WOOM-32 .....................................28
B ng 2.5: Các thông s đ ngh cho module ESP32-WOOM-32 .............................36
B ng 3.1: Thông s k thu t Relay ...........................................................................45
B ng 3.2: Thông s k thu t module c m bi n DảT11 ............................................48
B ng 3.3: Dòng đi n c a các linh ki n s d ng trong m ch đi u khi n ..................49
B ng 4.1: Danh sách linh ki n s d ng ....................................................................55
B ng 4.2: Thông tin server MQTT ............................................................................67
B ng 5.1: S li u th c nghi m ..................................................................................80
xv
TÓM T T
Công ngh đư tr thƠnh m t ph n không th thi u trong cu c s ng hi n đ i. IoT,
hi n đư vƠ đang phát tri n m nh m trong nh ng n m g n đơy, nó đ n gi n lƠ m t h
th ng bao g m t t c m i th xung quanh chúng ta đ
Internet. Xu h
t
c k t n i v i nhau thông qua
ng nƠy lƠm cho m i th tr nên d dƠng h n bao gi h t, khi mƠ s
ng tác gi a con ng
i vƠ thi t b đ
c t i u hóa nh t có th .
i u khi n, giám
sát thi t b t xa lƠ m t trong nh ng ng d ng ph bi n nh t c a xu h
V i m c đích ti p c n xu h
ng nƠy.
ng trên vƠ mong mu n n m b t nh ng công ngh
m i nên nhóm chúng tôi quy t đ nh th c hi n đ tƠi ắTểi t Ệ và tểi ẾônỂ mô hình
đi u Ệểi n tểi t b đi n”.
tƠi nƠy s lƠ m t h th ng hoƠn thi n bao g m ph n
c ng ph n m m, vƠ có th đáp ng đ
c cho các phòng h c, phòng thí nghi m, h
gia đình, ầ
N i dung chính c a đ tƠi
• S d ng board ESP32-DevKitC lƠm m ch đi u khi n trung tơm.
•
i u khi n thi t b trên ng d ng Android vƠ giao di n Web thông qua Internet.
• Giám sát tr ng thái ho t đ ng c a thi t b qua Web Server.
• L u tr tr ng thái đi u khi n c a thi t b .
xvi
CH
NG 1. T NG QUAN
Ch
ng 1. T NG QUAN
1.1.
TV N
Xư h i ngƠy cƠng phát tri n không ng ng, công ngh ngƠy cƠng hi n đ i đ đáp
ng nhu c u cƠng cao c a con ng
i. Chính vì th công ngh bơy gi đang g n g i
v i cu c s ng h ng ngƠy h n bao gi h t, chúng ta đang
trong th i đ i mƠ s bùng
phát k thu t tiên ti n vƠ các ng d ng c a nó r t m nh m . D
công ngh đ
i bóng c a nó là các
c tích h p trong r t nhi u l nh v c nh ôtô, tƠu đi n ng m, các l nh
v c y t , giáo d c vƠ c trong nhƠ , ...
Trong nh ng n m tr l i đơy, k thu t truy n và nh n d li u không dơy có
nh ng b
c phát tri n v
t b c nh m thay th các h th ng dơy d n ph c t p còn
nhi u h n ch , không đáp ng đ
c cho vi c truy n d n đ n nh ng khu v c xa xôi.
S ra đ i vƠ phát tri n c a công ngh nƠy đư góp ph n lƠm cho các h th ng đi u
khi n thông minh, giám sát t xa tr nên d dƠng h n. Hi n nay, có nhi u công ngh
truy n nh n d li u không dơy nh RF, NFC, Bluetooth, Wifi, ... Trong đó Wifi là
m t trong s công ngh ph bi n, đ
c s d ng r ng rãi nh t.
có th ti p c n vƠ n m b t đ
c xu th đó, nhóm chúng tôi quy t đ nh th c
hi n đ tƠi ắTểi t Ệ và thi công mô hình đi u Ệểi n tểi t b đi n”.
Nh ý ngh a c a tên đ tƠi, chúng tôi mong mu n có th n m b t xu h
ng công
ngh đi u khi n thông minh hi n nay vƠ qua đó chúng tôi hi v ng đ tƠi nƠy s
d ng đ
ng
c cho các phòng h c, phòng th c hƠnh, các c quan lƠm vi c ch a có h
th ng đi u khi n thích h p, nh m m c đích s d ng hi u qu các thi t b đi n c ng
nh mang l i s ti n l i, an toƠn cho ng
1.2. M C TIểU
tƠi đ
i dùng.
TÀI
c nhóm nghiên c u vƠ th c hi n d a trên nh ng ki n th c đư h c và
tìm hi u. Nhóm s thi t k vƠ thi công h th ng đi u khi n các thi t b đi n trong
phòng h c qua ng d ng Android trên đi n tho i, đ ng th i đi u khi n vƠ giám sát
đ
c tr ng thái c a thi t b t xa qua Web.
C th h th ng đ
c d li u đ
B
c tích h p module ESP32 đi u khi n thông qua Wifi vƠ t t
c l u tr trên m t Web Server.
MỌN I N T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
1
CH
NG 1. T NG QUAN
Qua kh o sát th c t t i m t s phòng h c t i tr
ng, nhóm s thi t k h th ng
đi u khi n cho m t phòng h c có 12 thi t b bao g m 4 đèn, 4 qu t, 3 loa vƠ 1 tivi.
1.3. N I DUNG NGHIểN C U
• N i dung 1:
Tìm hi u công ngh Wifi. Các đ c đi m c a công ngh , cách th c giao ti p vƠ
ch đ ho t đ ng.
• N i dung 2:
Tìm hi u h đi u hƠnh Android.
• N i dung 3:
Tìm hi u cách g i vƠ nh n d li u thông qua máy ch Server MQTT.
• N i dung 4:
Tìm hi u module ESP32, thi t k h th ng giao ti p.
• N i dung 5:
Tính toán, thi t k vƠ thi công m ch ph n c ng, ph n m m.
• N i dung 6:
Thi t k mô hình, l p ráp các kh i đi u khi n.
• N i dung 7:
Ch y th , ki m tra, cơn ch nh t i u h th ng.
• N i dung 8:
ánh giá k t qu th c hi n.
• N i dung 9:
Vi t báo cáo lu n v n t t nghi p.
• N i dung 10:
B o v lu n v n.
1.4. GI I H N
Mô hình gi i h n cho các thi t b đi n trong phòng h c nh : đèn, qu t, tivi, loa
hi n th tr ng thái ho t đ ng thông qua đèn báo trên mô hình.
H th ng đi u khi n đ
c 4 thi t b đi n 220VAC cho m i module.
Giao ti p gi a ESP32, đ ng b đi u khi n thi t b v i ng d ng Android vƠ v i
Web Server.
Giám sát đ
B
c nhi t đ vƠ đ
MỌN I N T
m c a b đi u khi n.
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
2
CH
NG 1. T NG QUAN
C C
1.5. B
• Ch
ng 1: T ng Quan
Trình bày t ng quan v lý do ch n đ tƠi, m c tiêu, n i dung nghiên c u, các
gi i h n vƠ b c c đ án.
• Ch
ng 2: C S Lý Thuy t
Gi i thi u các lý thuy t liên quan, các linh ki n, thi t b s d ng vƠ cách th c
giao ti p v i nhau.
• Ch
ng 3: Thi t K Và Tính Toán
Thi t k h th ng, s đ kh i, s đ nguyên lý ch c n ng t ng kh i vƠ th c hi n
tính toán.
• Ch
ng 4: Thi Công H Th ng
Thi công board m ch, thi t k l u đ , gi i thu t, ch
ng trình. Thi công mô
hình hoƠn ch nh.
• Ch
ng 5: K t Qu , Nh n Xét Và ánh Giá
Trình bƠy nh ng k t qu đ t đ
h th ng.
• Ch
c sau th i gian th c hi n, m t s hình nh t
ng th i đ a ra nh n xét, đánh giá cho toƠn b h th ng.
ng 6: K t Lu n VƠ H
ng Phát Tri n
a ra nh ng k t lu n sau khi hoƠn thi n s n ph m, các h
c p h th ng trong t
ng lai.
B
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
MỌN I N T
ng phát tri n nơng
3
CH
NG 2. C
S
Lụ THUY T
Ch
ng 2. C
S
2.1. S
D NG THI T B
LÝ THUY T
I N DỂN D NG
V n đ s d ng các thi t b đi n m t cách hi u qu vƠ an toƠn đ
đ u đ i v i ng
i s d ng. Không ch
c đ t lên hƠng
nh ng công trình, tòa nhƠ, h gia đình, mƠ
ngay c v n phòng lƠm vi c, phòng h c thì vi c ti t ki m đi n lƠ h t s c c n thi t.
D
i đơy lƠ b ng th ng kê cho th y các thi t b đi n ch y u đ
c s d ng trong m t
phòng h c vƠ công su t c a t ng thi t b .
B ng 2.1: Th ng kê các thi t b đi n trong phòng h c vƠ công su t tiêu th
STT
Tên thi t b đi n
Công su t tiêu th
P(W)
1
èn tuýp LED 1m2
36
2
TV LCD 32 inches
70
i u hòa 2HP
3
1500
4
Loa
60
5
Qu t tr n
75
T b ng trên, ta th y m c đ tiêu th đi n n ng c a t ng thi t b đ
c s d ng.
N u không s d ng m t cách phù h p thì không ch gơy lưng phí đi n n ng mƠ còn
lƠm gi m tu i th c a thi t b . V i s l
ng l n phòng h c
các tr
ng
i h c thì
m c đ thi t h i nƠy cƠng l n. Do đó, chúng ta c n có m t h th ng đi u khi n thông
minh vƠ giám sát ch t ch các thi t b đi n nh m góp ph n nơng cao hi u qu s d ng,
ti t ki m đi n n ng. VƠ đ tƠi nƠy s gi i quy t v n đ đó.
2.2. T NG QUAN V INTERNET OF THINGS
2.2.1. Gi i thi u
Ngày nay, nhu c u phát tri n các ng d ng liên quan đ n Internet ngày càng
cao. Và IoT (Internet of things) lƠ m t công ngh quan tr ng b i chúng ta có th t o
ra nhi u ng d ng đa d ng ph c v đa s m i l nh v c trong đ i s ng t nó.
B
MỌN I N T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
4
CH
NG 2. C
S
Lụ THUY T
V c b n, IoT lƠ m t h th ng m ng l
t
ng đ
i mƠ trong đó t t c các thi t b , đ i
c k t n i Internet thông qua thi t b m ng (network devices) ho c các b
đ nh tuy n (routers). IoT cho phép các đ i t
ng đ
c đi u khi n t xa d a trên h
th ng m ng hi n t i. Công ngh tiên ti n này giúp gi m công s c v n hƠnh c a con
ng
i b ng cách t đ ng hóa vi c đi u khi n các thi t b .
Hình 2.1. Internet of things
Các thƠnh ph n chính trong m t h th ng IoT:
• Thi t b
M i thi t b s bao g m m t ho c nhi u c m bi n đ phát hi n các thông s c a
ng d ng vƠ g i chúng đ n Platform.
• IoT ậ Platform
N n t ng nƠy lƠ m t ph n m m đ
toán đám mơy, các thi t b đ
c l u tr tr c tuy n còn đ
c g i lƠ đi n
c k t n i v i nhau thông qua nó.
N n t ng nƠy thu th p d li u t thi t b , toƠn b d li u đ
c phân tích, x lý,
phát hi n n u có l i phát sinh trong quá trình h th ng v n hƠnh.
• K t n i Internet
giao ti p đ
c trong IoT, k t n i Internet c a các thi t b lƠ m t đi u b t
bu c. Wifi lƠ m t trong nh ng ph
•
ng d ng
ng d ng lƠ giao di n đ ng
B
ng th c k t n i Internet ph bi n.
MỌN I N T
i dùng đi u khi n.
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
5
CH
NG 2. C
S
Lụ THUY T
2.2.2. L ch s hình thƠnh
Khái ni m v m t m ng l
i thi t b đ
c k t n i v i nhau đư đ
vào đ u n m 1982, v i m t máy bán hƠng t đ ng Coke đ
c th o lu n
c th c hi n
ih c
Carnegie Mellon tr thƠnh thi t b k t n i Internet đ u tiên trên th gi i.
Thu t ng ắInternet of things” đ
c s d ng l n đ u tiên b i Kevin Ashton vƠo
n m 1999. Sau đó IoT tr i qua nhi u giai đo n vƠ có b
c phát tri n nh y v t cho
đ n ngƠy nay.
2.2.3.
ng d ng c a IoT
Hình 2.2.
ng d ng c a IoT
• Nhà thông minh (Smart Home)
ơy lƠ m t trong nh ng ng d ng đ
c quan tơm nhi u nh t trong nh ng n m
g n đơy. M t ngôi nhƠ thông minh hoƠn toƠn có th đ
c giám sát và đi u khi n t
đ ng. B n có th b t t t đèn b ng m t ng d ng trên đi n tho i, n u l quên t t tivi
khi ra kh i nhƠ b n hoƠn toƠn có th t t nó
m t n i có k t n i Internet, ho c đi u
hòa s t đ ng đi u ch nh t ng hay gi m khi nhi t đ bên ngoƠi thay đ i. VƠ còn vô
s
ng d ng khác nh m mang l i s ti n l i nh t cho ng
i dùng.
Hi n nay các ch đ u t xơy d ng chung c c ng đư ti p c n v i công ngh này
do nhu c u s h u c n h thông minh c a ng
B
MỌN I N T
i dùng ngày càng cao.
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
6
CH
NG 2. C
S
Lụ THUY T
Hình 2.3. Smart Home
• Giao thông v n t i
An toƠn lƠ đi u đ u tiên khi ngh đ n tác đ ng c a IoT đ i v i giao thông v n
t i. ụ t
ng đ a ra lƠ các ph
d ng d li u đã đ
ng ti n có kh n ng liên l c v i nhau b ng cách s
c phơn tích đ có th gi m đáng k các s c tai n n x y ra khi
tham gia giao thông. S d ng c m bi n, các ph
báo nguy c ti m n trên đ
s tuy n đ
ng ti n nh ô tô, xe buýt đ
ng, ho c th m chí lƠ tình tr ng ùn t t giao thông
c c nh
m t
ng.
D ch v v n chuy n hƠng hóa c ng đ
c ng d ng t công ngh nƠy. Công
ngh qu n lý l ch trình v n chuy n, t i u hóa các tuy n giao hƠng, m c tiêu th
nhiên li u c a ph
ng ti n, giám sát t c đ c a tƠi x giao hàng tuơn th quy đ nh an
toàn nh m mang l i nh ng l i ích v kinh t vƠ s hƠi lòng c a khách hàng.
Hình 2.4. IoT trong giao thông v n t i
B
MỌN I N T
CỌNG NGHI P ậ Y SINH
7
