BÁO CÁO MÔN HỌC INTERNET OF THINGS IOT(BAO GỒM CẢ CODE)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------o0o------

BÁO CÁO TÌM HIỂU MÔN HỌC INTERNET
VẠN VẬT
Đề Tài: Hệ thống giám sát, điều chỉnh môi trường làm việc cho các
thiết bị công nghiệp qua HMI và Blynk App

Nhóm số:

4

Học viên:

Nguyễn Duy Khánh
Nguyễn Vũ Hải Linh
Đặng Quang Thẩm

Chuyên ngành:

Cơ Điện Tử

Giảng viên hướng dẫn:

-CB180012
-CB180004
-CB180014

TS. Phạm Ngọc Hưng

MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................ 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................2
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIẢI PHÁP...............................................3
1.1 Tình hình thực tế..........................................................................................................................3
1.2 Giải pháp đề ra.............................................................................................................................9

II. SẢN PHẨM THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ..................................12
2.1......................................................................................................................................................12
2.2......................................................................................................................................................12

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................12

1


DANH MỤC HÌNH ẢNH

.

2


PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIẢI PHÁP
1.1 Tình hình thực tế
Khoa học công nghệ có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình phát
triển của mỗi quốc gia, dân tộc. Khoa học công nghệ thúc đẩy sự phát triển
vượt bậc trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong công nghiệp,
khoa học, công nghệ phát triển, dần trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp, dẫn
đến sự thay đổi to lớn trong quá trình sản xuất. Ngày càng nhiều các loại máy

móc tiên tiến, hiện đại được đưa vào trong các dây chuyền sản xuất, kiểm tra.
-Máy CNC:

Hình 1.1 Máy gia công CNC

3


-Máy in 3D:

Hình 1.2: Máy in 3D
- Máy đo sử dụng laser

Hình 1.3 Máy đo sử dụng laser
4


Tuy nhiên thường thì người ta không hay để ý đến môi trường làm việc
xung quanh của các thiết bị này, chúng thường được đặt tập trung trong các
nhà xưởng để tiện cho các dây chuyền sản xuất.

Hình 1.4: Các máy CNC được đặt tập trung trong nhà xưởng
Đối với các máy CNC thường thì người ta chỉ quan tâm tới dụng cụ cắt,
tuy nhiên môi trường làm việc cho bản thân máy cũng rất quan trọng. Ngoài
các điều cần lưu ý như chế độ cắt, dụng cụ cắt thì trong quá trình sử dụng máy
cần chú ý thêm đến một số yếu tố khác nữa làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, cũng
như độ chính xác gia công của máy. Toàn bộ hệ điều khiển của các loại máy
này là các mạch điện tử, do đó yếu tố thời tiết, khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm
ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các linh kiện này. Các linh kiện điện tử đều
5

có các dải tham số làm việc liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm, nên khi vượt qua
giới hạn này, bộ điều khiển sẽ không làm việc chính xác. Bụi bẩn cũng là một
tác nhân làm giảm tuổi thọ và ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của máy.
Các hạt bụi bám vào bề mặt của các mạch điện tử khi gặp không khí ẩm sẽ nối
thông các linh kiện, dẫn đến làm hỏng cả khối điều khiển. Khi các hạt bụi này
bám vào bề mặt của hệ thống đo quang học, sẽ làm sai giá trị của các phép đo
Cách đây một thời gian, trên diễn đàn máy in 3D Reprap có đăng tải
hình ảnh hậu quả một đám cháy do sự cố quá nhiệt. Rất may, đám cháy đã
được phát hiện và dập tắt kịp thời nên không có thiệt hại nào đáng kể. Tuy
nhiên, đây thực sự là điều đáng quan tâm, bởi nhu cầu sử dụng máy in 3D
đang ngày càng lớn dần.
Đây là hình ảnh của một tai nạn trong thực tế:

Hình 1.5: Căn phòng của Mattbi11 xuýt cháy rụi
6


Một số nguyên nhân gây cháy nổ:
Chiếc máy in của bạn là sản phẩm tự lắp ráp, việc đấu dây không chuẩn
dẫn tới chập điện, lỗi firmware dẫn tới quá nhiệt. Điều này cũng tương tự với
các dòng máy in 3D giá rẻ hoặc máy không rõ nguồn gốc…
Bạn chạy máy in 3D liên tục, lúc này toàn bộ máy đã nóng lên khá nhiều. Và
nếu để những đồ vật dễ bắt lửa ở gần, chẳng hạn như giấy, xốp, thậm chí là
các tấm tranh tường.
Cảm biến nhiệt của máy in 3D có vấn đề. Một chiếc máy in có 2 cảm
biến quan trọng tại 2 bộ phận: đầu phun nhựa và bàn gia nhiệt. Nếu lỡ một
trong số chúng gặp sự cố trong việc hồi đáp, máy in sẽ gia nhiệt liên tục tới
mực giới hạn của nó! (Một số đầu phun có ngưỡng tới hạn ~450 độ C! Còn

bàn in thì lên tới 270 độ C!)
Quạt tản nhiệt không hoạt động. Tản nhiệt khi in 3D là vấn đề rất quan
trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của mẫu in 3D (nhựa PLA). Đồng
thời, quạt tản nhiệt cũng góp phần tham gia vào việc ổn định nhiệt độ của đầu
phun (quay nhanh thì giảm nhiệt và ngược lại). Nếu vì lí do nào đó, trong quá
trình in, quạt tản nhiệt không hoạt động, đầu phun sẽ bị quá nhiệt và lan tới
động cơ bước (kéo nhựa) ở ngay bên trên nó. Điều này có thể dẫn tới chập
điện và cháy.
Các máy đo bằng laser là một bước phát triển vượt bậc của công nghệ
đo lường khi có phạm vi đo rộng cùng độ phân giải cao. Hiện tại các sản phẩm
này bắt đầu xuất hiện ở VN và chắc chắc trong tương lai sẽ thay thế hoàn toàn
các dụng cụ đo cơ khí như panme thước kẹp hay đồng hồ so.

7


Hình 1.6: Giao thoa kế laser
Bước sóng của laser chịu ảnh hưởng rất mạnh bởi nhiệt độ, độ ẩm và áp
suất, nếu không quan tâm đến môi trường đo việc sai số tăng lên là hoàn toàn
hiển nhiên.
Dưới đây là kết quả đo nếu ta xét đến, không xét đến ảnh hưởng cuả môi
trường:

Hình 1.7 Kết quả đo không xét tới ảnh hưởng môi trường
8


Hình 1.8 Kết quả đo xét tới ảnh hưởng môi trường
=> Từ tình hình thực tế vừa được phân tích ta có thể thấy rằng: nhu cầu
về hệ thống theo dõi và điều chỉnh môi trường làm việc là hoàn toàn khả thi!!!

1.2 Giải pháp đề ra

Đại lượng

Sensor

Đầu ra

Nhiệt độ

DHT11

Quạt, điều hòa

Độ ẩm

DHT11

Máy hút ẩm

Áp suất không khí

BHP180

Bơm chân không

Khói
KN-SM02
Bơm nước
Để giải quyết bài toán trên ta cần thiết kế được các căn phòng kín mà

trong đó các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí và khói được giám
sát một cách chặt chẽ. Các giải pháp về cảm biến và đầu ra được thể hiện
9


trong bảng dưới hình 1.9.
Hình 1.9: Giải pháp về sensor
Giải pháp về server cũng như điều khiển, ta sẽ sử dụng blynk và ESP8266.

Hình 1.10 Nguyên lý làm việc của Blynk
Có ba thành phần chính trong nền tảng:
Blynk App - cho phép tạo giao diện cho sản phẩm của bạn bằng cách kéo thả
các widget khác nhau mà nhà cung cấp đã thiết kế sẵn.
Blynk Server - chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu trung tâm giữa điện thoại, máy
tính bảng và phần cứng. Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud của Blynk cung cấp
hoặc tự tạo máy chủ Blynk riêng của bạn. Vì đây là mã nguồn mở, nên bạn có
thể dễ dàng intergrate vào các thiết bị và thậm chí có thể sử dụng Raspberry Pi
làm server của bạn.
Library Blynk – support cho hầu hết tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến cho phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và đi.
10


Một số ưu điểm của Blynk có thể kể ra:
Dễ sử dụng: Chỉ việc vào store, cài đặt, sau đó đăng ký tài khoản và sử dụng.
Đẹp và đầy đủ: Giao diện của Blynk đẹp đơn giản và dễ sử dụng
Không phải lập trình android hay ios
Thử nghiệm nhanh chóng: có thể điều khiển giám sát ở bất kỳ nơi nào có
internet.
Blynk không bị ràng buộc với những phần cứng. Thay vào đó, nó hỗ trợ
phần cứng cho bạn lựa chọn. Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn

muốn kết nối đến Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266 , Blynk sẽ
giúp bạn đưa nó làm việc và sẵn sàng kiểm soát trên Internet.
Ta sẽ sử dung giao thức MQTT Brocker để giao tiếp phần cứng và
server. Về cơ bản hệ thống sẽ được thiết kế như sơ đồ dưới đây:

Hình 1.11 Sơ đồ giải pháp tổng quan

11


II. SẢN PHẨM THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
2.1 Kết quả

Hình 2.1 Giao diện điều khiển tổng quan

12


Hình 2.2 Giao diện điều khiển chi tiết

13


Hình 2.3 Giao diện điều khiển qua internet
2.2 Code tham khảo
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include "DHT.h"
// including the library of DHT11 temperature and humidity sensor

#include <SimpleTimer.h> //including the library of SimpleTimer
#define DHTTYPE DHT11
// DHT 11
#define dht_dpin 14
int temp1, temp2;
DHT dht(dht_dpin, DHTTYPE);
SimpleTimer timer;
SimpleTimer timer1;
char auth[] = "b5d08e740b9a4fbb8eac71af2e2bbc9a";
the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).

// You should get Auth Token in

char ssid[] = "Khanh"; // Your WiFi credentials.
char pass[] = "08031995"; // Set password to "" for open networks.
float t, t1;
// Declare the variables
float h, h1;
WidgetLED led1(V2);
WidgetLED ledAl(V5);
WidgetLED led(V3);
WidgetLED ledFan(V4);
void setup()
{
Serial.begin(9600);// Debug console
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
dht.begin();
timer.setInterval(2000, sendUptime);
timer1.setInterval(200, blinkLed);

pinMode(D7, INPUT);
pinMode(D8, INPUT);
}
void blinkLed()
{
led1.off();
delay(100);
led1.on();
delay(100);
}

14


void blinkLedAl()
{
ledAl.off();
delay(500);
ledAl.on();
delay(500);
}
void sendUptime()
{
h1 = random(60, 100);
t1 = random(20, 26);
Blynk.virtualWrite(V0, t1);
Blynk.virtualWrite(V1, h1);
}
void loop()
{

temp1 = random(25, 40);
temp2 = random(55, 100);
Serial.print(temp1);
Serial.print(",");
Serial.println(temp2);
delay(1000);
if (h1 >= 25 || t1 >= 80)
blinkLedAl();
if (digitalRead(D7) == 1)
led.on();
else
led.off();
Blynk.run();
timer.run();
timer1.run();
}

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]
[3]
[4]

Zygo Laser interferometer datasheet
Reddit.com
Techtutorialsx.com
Blynk.io
15

16