ĐỒ án tốt NGHIỆP ỨNG DỤNG LABVIEW TRONG THU THẬP và điều KHIỂN ĐỘNG cơ

GVHD: LÊ KHÁNH TÂN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG LABVIEW TRONG THU THẬP VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ GVHD:Ths LÊ KHÁNH TÂN GVHD: LÊ KHÁNH TÂN - LỜI CẢM ƠN  Đề tài “Ứng dụng LabVIEW thu thập điều khiển động cơ” đề tài lạ khó Trong khoảng thời gian ngắn với lượng kiến thức cịn hạn chế, hồn thành xong đề tài xem thành cơng lớn nhóm Để hoàn thành tốt đề tài cần cố gắng lớn nhóm Và với vai trị quan trọng đặc biệt giáo viên hướng dẫn, nhóm thực đồ án xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Khánh Tân, người tận tình hướng dẫn, chia sẻ tài liệu đưa góp ý để đề tài nhóm hồn thiện tốt đề tài Trong trình thực đồ án, nhóm tác giả gặp khơng khó khăn phần cứng lẫn phần mềm, nhờ góp ý hướng dẫn quý báu thầy mà nhóm giải vấn đề Chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy phản biện nhận xét thật cụ thể đóng góp ý kiến quý báu để đồ án hồn thiện Để thực đề tài kinh nghiệm tích lũy từ năm Đại học quan trọng, qua nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đặt biệt thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực giúp nhóm tác giả có kiến thức việc học áp dụng vào việc làm sau Nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè lớp, bạn bận làm đồ án giành thời gian đóng góp ý kiến giúp đỡ nhóm gặp khó khăn Xin chúc thầy cô luôn dồi sức khỏe, tràn đầy lượng, có thật nhiều nhiều niềm vui, hạnh phúc sống Nhóm thực xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 20… Nhóm sinh viên thực GVHD: LÊ KHÁNH TÂN TÓM TẮT - Vấn đề nghiên cứu Giao tiếp Arduino với Labview động Sơ đồ mạch điện xe Toyota Yaris 2SZ - FE Hệ thống điều khiển động Phần mềm Arduino Phần mềm LabVIEW Lý thuyết ứng dụng lập trình điều khiển bàn đạp ga điện tử Các hướng tiếp cận Thông qua phát triển cơng nghệ điều khiển qua máy tính ứng dụng cơng nghệ học tập nghiên cứu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật - Thành Phố Hồ Chí Minh Dựa vào tài liệu tham khảo khóa trước với sư hỗ trợ, hướng dẫn cụ thể cung cấp tài liệu thầy Lê Khánh Tân Cách giải vấn đề - Nắm rõ nguyên lý hoạt động cảm biến cách đọc hiểu sơ đồ mạch điện động - Lập trình thu thập tín hiệu cảm biến thơng qua board Arduino, giao tiếp Arduino với Labview để điều khiển động máy tính, thiết kế mạch điện để giảm dòng - điện Nghiên cứu lý thuyết phương pháp điều xung PWM Lập trình LabVIEW nhận liệu từ Arduino truyền lên, sử dụng ngơn ngữ lập trình - để điều khiển bàn đạp ga điện tử từ hình máy tính Sử dụng microchip MCP4921 để giả tín hiệu xung đưa vào bàn đạp ga điện tử Tham khảo tài liệu có sẵn Internet, ý kiến bạn bè, sinh viên khóa trước đặc biệt thầy hướng dẫn Lê Khánh Tân Một số kết đạt - Thiết kế thiết bị thu thập tín hiệu cảm biến động cơ, thiết kế board - điều khiển tốc độ động thông qua điều khiển bàn đạp ga Dữ liệu truyền từ chương trình Arduino đến LabVIEW xử lý truyền ngược lại từ LabVIEW tới động để điều khiển GVHD: LÊ KHÁNH TÂN - MỤC LỤC TÓM TẮT iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .ix DANH MỤC CÁC HÌNH x DANH MỤC CÁC BẢNG xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .13 1.1 Lý chọn đề tài 13 1.2 Giới hạn đề tài 13 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 13 1.4 Phương pháp thực 14 1.5 Kế hoạch nghiên cứu 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Lý thuyết cảm biến 16 2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor) .16 2.1.2 Cảm biến nhiệt độ 17 2.1.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga .22 2.2 Điều khiển động 26 2.2.1 Điều khiển đánh lửa 26 2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu .30 2.3 Ứng dụng vi điều khiển điều khiển động .33 2.3.1 Phương pháp điều xung PWM .33 2.3.2 IC MCP 4921 37 GVHD: LÊ KHÁNH TÂN CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH THIẾT BỊ THU THẬP VÀ TRUYỀN DỮ LIỆU 3.1 Thiết kế phần cứng 3.2 Thiết kế phần mềm 3.2.1 Chương trình Arduino 3.2.2 Chương trình LabVIEW 3.3 Cài đặt Router NAT PORT .11 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 17 4.1 Quy trình thực nghiệm 17 4.2 Kết thức nghiệm thu nổ máy xe .17 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 23 5.1 Kết đạt 23 5.2 Kết luận 23 5.3 Hướng phát triển đề tài 23 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO 26 Arduino gì? 26 Tại chọn Arduino? 27 Tổng quan Arduino Uno R3 27 3.1 Phần cứng Arduino Uno R3 27 3.2 Phần mềm Arduino IDE 30 Lập trình Arduino IDE .32 4.1 Ngơn ngữ lập trình Arduino 32 GVHD: LÊ KHÁNH TÂN 4.2 Chương trình code 35 4.3 Giải thích chương trình code .39 PHỤ LỤC B: GIỚI THIỆU LabVIEW 44 LabVIEW ? 44 Các ứng dụng LabVIEW 45 Những khái niệm LabVIEW 45 3.1 VI -Thiết bị ảo .45 3.2 Front Panel Block Diagram 45 3.3 Các kỹ thuật lập trình LabVIEW .47 Functions Palette (Bảng hàm chức năng) 51 4.1 Programming (Các khối hàm bản) .51 4.2 Instrument I/O (Công cụ giao tiếp) 56 4.3 Data communication (Giao tiếp liệu) 59 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu cảm biến đồ thị mô .61 5.1 Chương trình SERVER .61 5.2 Chương trình CLIENT 65 PHỤ LỤC C: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ IoT .67 Mạng không dây 67 1.1 NFC 67 1.2 Bluetooth .67 1.3 RF 67 1.4 Wireless .67 CÔNG NGHỆ IoT .68 GVHD: LÊ KHÁNH TÂN 2.1 Internet of Things gì? .68 2.2 Khả định danh độc 69 2.3 Xu hướng tính chất Internet of Things 69 2.4 Các hệ thống phụ IoT .70 2.5 Ứng dụng IoT .70 2.7 IoT công nghệ nhà thông minh 74 2.8 Ứng dụng IoT cho camera giám sát 76 2.9 Kết luận 77 GVHD: LÊ KHÁNH TÂN - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu RS232 Serial LabVIEW MAF VG VPA, VPA2 VTA, VTA2 THW THA #10, #20 E1 IGT RPM Arduino IDE IC Atmega328 ECU USB MCP4921 Chú thích Chuẩn giao tiếp RS232 để nối ghép thiết bị ngoại vi với máy tính Cơng cụ giao tiếp thiết bị máy tính Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) Cảm biến dây nhiệt đo lưu lượng khơng khí nạp Tín hiệu lưu lượng khơng khí Tín hiệu kép bàn đạp ga điện tử Tín hiệu vị trí bướm ga Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát Tín hiệu nhiệt độ khơng khí nạp Tín hiệu phun nhiên liệu Tín hiệu chân mass Tín hiệu điều khiển đánh lửa Tốc độ động (Round Per Minute) Phần mềm lập trình cho Arduino Vi xử lý Arduino Hộp điều khiển (Electronic Control Unit) Chuẩn kết nối đa dụng máy tính (Universal Serial Bus) MICROCHIP giả xung tín hiệu Đơn vị Volt % Vòng/phút GVHD: LÊ KHÁNH TÂN DANH MỤC CÁC HÌ Hình 2.1: Cấu tạo mạch điện cảm biến Hình 2.2: Cảm biến vị trí bướm ga .5 Hình 2.3: Đường đặc tuyến cảm biến vị trí bướm ga Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ động Hình 2.5: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 2.6: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ Hình 2.8: Mạch điện cảm biến khí nạp Hình 2.9: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp Hình 2.10: Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP) 10 Hình 2.11: Cấu tạo sơ sồ mạch điện cảm biến MAP 10 Hình 2.12: Mạch điện cầu Wheatston bên cảm biến MAP 11 Hình 2.13: Đồ thị đường đặc tính cảm biến MAP 12 Hình 2.14: Mạch điện cảm biến mức nhiên liệu 12 Hình 2.15: Đồ thị đường đặc tính cảm biến mức nhiên liệu .13 Hình 2.16: Đồ thị đường đặc tính góc đánh lửa sớm 14 Hình 2.17: Sơ đồ khối điều khiển đánh lửa ECU 15 Hình 2.18: Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm hệ thống đánh lửa trực tiếp xe Toyota 17 Hình 2.19: Bản đồ góc ngậm điện 17 Hình 2.20: ECU điều khiển phun nhiên liệu .20 Hình 2.21: Mơ hình mạng riêng ảo VPN 21 Hình 2.22: Quy trình thực thu thập truyền liệu 23 Y Hình 3.1: Hình vẽ mơ mạch điện thu thập liệu 28 Hình 3.2: Thiết kế thu thập liệu 28 Hình 3.3: Cáp kết nối Arduino máy tính 29 Hình 3.4: Giao tiếp máy tính Arduino 29 GVHD: LÊ KHÁNH TÂN Hình 3.5: Sơ đồ khối đọc tín hiệu từ chân tín hiệu .29 Hình 3.6: Sơ đồ khối đọc tín hiệu xung IGT 30 Hình 3.7: Sơ đồ khối Gửi tín hiệu đọc từ Arduino lên máy tính 30 Hình 3.8: Sơ đồ khối giao tiếp Arduino LabVIEW 31 Hình 3.9: Mơ hình khối giao tiếp VISA LabVIEW 32 Hình 3.10: Mơ hình khối tách tín hiệu LabVIEW .32 Hình 3.11: Sơ đồ khối thiết lập chương trình SERVER 33 Hình 3.12: Mơ hình khối chương trình SERVER LabVIEW 33 Hình 3.13: Sơ đồ khối thiết lập chương trình CLIENT 33 Hình 3.14: Mơ hình khối chương trình SERVER LabVIEW 34 Hình 4.1: Giao diện chương trình SERVER lúc không tải (VTA %) .41 Hình 4.2: Giao diện chương trình CLIENT lúc khơng tải (VTA %) 41 Hình 4.3: Bảng đồ thị kết chương trình SERVER lúc khơng tải (VTA %) 42 Hình 4.4: Bảng đồ thị kết chương trình CLIENT lúc khơng tải (VTA %) 42 Hình 4.5: Giao diện chương trình SERVER lúc có tải (VTA 31 %) 43 Hình 4.6: Giao diện chương trình CLIENT lúc khơng tải (VTA 31%) .43 Hình 4.7: Bảng đồ thị kết chương trình SERVER lúc khơng tải (VTA 31 %) 44 Hình 4.8: Bảng đồ thị kết chương trình CLIENT lúc không tải (VTA 31 %) 44 Sơ đồ khối chuyển dạng chuỗi số (String) vừa tách thành dạng số (Number), thông qua khối chuyển chuỗi thành số (Decimal String To Number) Sau liệu phân tích, xử lý chương trình để thể bảng đồng hồ Hình 25: Bảng giao diện chương trình SERVER Hình 26: Bảng hiển đồ thị tín hiệu 5.2 Chương trình CLIENT Hình 27: Bảng giao diện chương trình CLIENT Hình 28: Sơ đồ khối chương trình CLIENT Sơ đồ khối thiết lập giao tiếp TCP nhận liệu từ chương trình SERVER Sơ đồ khối phân tính xử lý liệu sau nhận liệu từ chương trình SERVER, thơng qua giao tiếp TCP PHỤ LỤC C: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ IoT Mạng không dây 1.1 NFC NFC (Near - Field Communications) giao thức kết nối bật hai thiết bị điện tử, số thường thiết bị cầm tay điện thoại thông minh, để chuyển đổi liệu khoảng cách cm 1.2 Bluetooth Bluetooth đặc tả công nghiệp cho truyền thông không dây tầm gần thiết bị điện tử Công nghệ hỗ trợ việc truyền liệu qua khoảng cách ngắn thiết bị di động cố định, tạo nên mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area Network-PANs) 1.3 RF RF (Radio Frequency) - tần số vô tuyến thiết bị điện tử nhỏ sử dụng để truyền nhận tín hiệu radio hai thiết bị Trong hệ thống nhúng, thường mong muốn để giao tiếp với thiết bị không dây Truyền thông khơng dây thực thơng qua truyền thông quang học thông qua giao tiếp tần số vô tuyến (RF) Truyền thông RF kết hợp với máy phát máy thu, khoảng cách tối đa để hai thiết bị RF truyền liệu điều khiển gần 10 km 1.4 Wireless Wi-Fi (Wireless Fidelity) mà mạng kết nối Internet khơng dây, sử dụng sóng vơ tuyến để truyền tín hiệu Loại sóng vơ tuyến tương tự sóng điện thoại, truyền hình radio Cũng đơn giản, để có sóng Wi-Fi cần phải có phát Wi-Fi thiết bị modem, router Đầu vào, tín hiệu Internet nguồn (được cung cấp đơn vị ISP FPT, Viettel, VNPT, CMC nay) Thiết bị modem, router lấy tín hiệu Internet qua kết nối hữu tuyến chuyển thành tín hiệu vơ tuyến, gửi đến thiết bị sử dụng điện thoại smartphone, máy tính bảng, laptop… CƠNG NGHỆ IoT 2.1 Internet of Things gì? Hình 29: Sơ đồ kết nối IoT Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT) kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên để thực cơng việc Một vật IoT người với trái tim cấy ghép; động vật trang trại với chíp sinh học; xe với cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế bánh xe xẹp vật thể tự nhiên hay nhân tạo mà gán địa IP cung cấp khả truyền liệu thông qua mạng lưới Cho đến nay, IoT liên kết máy đến máy (Machine to Machine - M2M) ngành sản xuất, công nghiệp lượng, kỹ nghệ xăng dầu Khả sản phẩm tích hợp máy đến máy thường xem thông minh 2.2 Khả định danh độc Điểm quan trọng IoT đối tượng phải nhận biết định dạng Nếu đối tượng, kể người, định danh để phân biệt thân đối tượng với thứ xung quanh hồn tồn quản lý thơng qua máy tính Việc đinh danh thực thơng qua nhiều công nghệ, chẳng hạn RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kỹ thuật số Việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thơng băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Ngoài kỹ thuật nói trên, nhìn từ giới web, sử dụng địa độc để xác định vật, chẳng hạn địa IP Mỗi thiết bị có IP riêng biệt không nhầm lẫn Sự xuất IPv6 với không gian địa rộng lớn giúp thứ dễ dàng kết nối vào Internet kết nối với 2.3 Xu hướng tính chất Internet of Things - Thơng minh: Sự thông minh tự động điều khiển thực chất phần ý tưởng IoT Các máy móc dễ dàng nhận biết phản hồi lại mơi trường xung quanh, chúng tự điều khiển thân mà không cần đến kết nối mạng Tuy nhiên, thời gian gần người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT Autonomous control (Điều khiển tự động) lại với Tương lai IoT mạng lưới thực thể thơng minh có khả tự tổ chức hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, mơi trường, đồng thời chúng liên lạc với - để trao đổi thông tin, liệu Kiến trúc dựa kiện: Các thực thể, máy móc IoT phản hồi dựa theo kiện diễn lúc chúng hoạt động theo thời gian thực Một số nhà nghiên cứu - nói mạng lưới cảm biến thành phần đơn giản IoT Là hệ thống phức tạp: Trong giới mở, IoT mang tính chất phức tạp bao gồm lượng lớn đường liên kết thiết bị, máy móc, dịch vụ với - Kích thước: Một mạng lưới IoT chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng kết nối mạng lưới theo dõi di chuyển đối tượng Một người sống thành thị bị bao bọc xung quanh 1000 đến 5000 đối tượng có khả - theo dõi Vấn đề khơng gian, thời gian: Trong IoT, vị trí địa lý xác vật quan trọng Hiện nay, Internet chủ yếu sử dụng để quản lý thông tin xử lý người 2.4 Các hệ thống phụ IoT Không phải tất thứ nằm IoT thiết phải kết nối vào mạng lưới toàn cầu, hoạt động hệ thống đơn lẻ (subsystem) Hãy tưởng tượng đến nhà thơng minh, đồ điện gia dụng tự chúng tương tác với hoạt động mà không cần phải vào Internet, trừ cần điều khiển từ xa Ngơi nhà xem subsystem Cũng giống có mạng LAN, WAN, mạng ngang hàng nội không kết nối trực tiếp vào Internet 2.5 Ứng dụng IoT Khi Internet of Things phát triển, phát triển thiết bị kết nối thông minh hỗ trợ mạng di động, cung cấp kết nối mở rộng khắp phổ biến mở hội cung cấp dịch vụ nâng cao sống cho người tiêu dùng, đồng thời tăng năng suất cho doanh nghiệp Hình 30: Tác động ứng dụng IoT sống Đối với người dùng, kết nối cung cấp IoT nâng cao chất lượng sống họ theo nhiều cách, sử dụng lượng hiệu quả, an ninh nhà thành phố Trong gia đình, việc tích hợp thiết bị kết nối thông minh dịch vụ dựa đám mây giúp giải vấn đề lượng an ninh Các thiết bị thông minh kết nối cho phép giảm bớt chi phí tiêu tốn điện năng, đồng thời cải thiện an ninh nhà thông qua giám sát từ xa Trong phương tiện giao thông: Tại thành phố, phát triển lưới điện thơng minh, phân tích liệu phương tiện tự hành cung cấp tảng thông minh để đổi lĩnh vực quản lý lượng, quản lý sở hạ tầng, an ninh giao thông Hệ thống đèn chiếu sáng, đèn giao thông, camera, xe tự hành hoạt động mức độ tối ưu dựa vào điều kiện thực tế xảy xung quanh để tiết kiệm lượng, giảm ô nhiễm môi trường, kẹt xe… Đảm bảo an tồn cho phương tiện, có khả cảnh báo người lái vấn đề đường tự động nhận biết, ngăn cản va chạm xảy tín hiệu cảnh báo nguy hiểm, chức gọi khẩn cấp Hỗ trợ nghe nhạc, xem phim cho người lái hành khách giao tiếp với điện thoại thông minh thông qua Wi-Fi, 3G, 4G Một số nhà sản xuất ô tô có kế hoạch tích hợp mạng di động cho xe, để tải đồ trực tiếp nhanh hơn, phát Wi-Fi cho người dùng máy tính xe Sức khỏe: tối ưu hóa sức khỏe lực người lái hỗ trợ cảnh báo sức khỏe, mệt mỏi hình thức hỗ trợ cá nhân khác Hỗ trợ giảm thiểu chi phí vận hành tăng thoải mái điều khiển tính từ xa xe hơi, hiển thị thông tin, dịch vụ xe truyền nhận liệu, hướng dẫn nhanh hơn, an toàn hơn, tiết kiệm tăng hiệu nhiên liệu lái xe dựa thông tin thu thập xe hiển thị thông tin giao thông thời gian thực, hiển thị thông tin sửa chữa dịch vụ, chí xe cịn liên kết với nhà thơng minh, văn phòng tòa nhà khác để báo nguy giám sát hệ thống lượng Hình 31: Ứng dụng IoT thành phố thông minh (Smart cities) - Trong Y tế: IoT mở rộng tiếp cận nâng cao chất lượng giáo dục y tế Khi nhu cầu việc chăm sóc sức khỏe tăng lên, thiết bị kết nối thông minh giúp giải thách thức cách hỗ trợ dịch vụ y tế điện tử, giúp cải thiện khả tiếp cận cho phép theo dõi bệnh nhân nhà Như chất lượng chăm sóc chất lượng sống cho bệnh nhân nâng cao, đồng thời giảm tải hệ thống bệnh viện Hình 32: Ứng dụng IoT Y tế - Trong giáo dục: giải pháp học tập linh hoạt điều chỉnh trình học tập theo nhu cầu học sinh Nâng cao trình độ giảng dạy, học tập thuận tiện dễ tiếp cận Mỗi học sinh không cần mang nhiều sách đến trường, tất tài liệu cung cấp thiết bị thông minh Và từ thiết bị thơng minh đó, học sinh kết nối đến lớp giáo viên để chia kiến thức làm việc nhóm mà khơng cần đến trường Hình 33: Ứng dụng IoT giáo dục 2.6 Hạn chế IoT Chưa có ngơn ngữ chung Ở mức nhất, Internet mạng dùng để nối thiết bị với thiết bị khác Nếu riêng có kết nối khơng thơi khơng có đảm bảo thiết bị biết cách nói chuyện nói Cũng giống bạn từ Việt Nam đến Mỹ, không đảm bảo bạn nói chuyện với người Mỹ Để thiết bị giao tiếp với nhau, chúng cần nhiều giao thức (protocols), xem thứ ngôn ngữ chuyên biệt để giải tác vụ Chắc chắn bạn nhiều sử dụng giao thức phổ biến giới, HyperText Transfer Protocol (HTTP) để tải web Ngồi cịn có SMTP, POP, IMAP dành cho email, FTP dùng để trao đổi file Hàng rào subnetwork Như nói trên, thay giao tiếp trực tiếp với nhau, thiết bị IoT chủ yếu kết nối đến máy chủ trung tâm hãng sản xuất nhà phát triển quản lý Cách ổn thơi, thiết bị hồn tồn nói chuyện với thông qua chức phiên dịch máy chủ Thế chuyện không đơn giản thế, mạng lưới tạo thành subnetwork riêng, buồn thay máy móc nằm subnetwork giao tiếp tốt với subnetwork khác Lấy ví dụ xe tơ chẳng hạn Một Ford Focus giao tiếp tốt đến dịch vụ trung tâm liệu Ford gửi liệu lên mạng Nếu phận cần thay thế, hệ thống xe thơng báo Ford, từ hãng tiếp tục thông báo đến người dùng Nhưng trường hợp muốn tạo hệ thống cảnh báo kẹt xe chuyện rắc rối nhiều xe Ford thiết lập để nói chuyện với server Ford, với server Honda, Audi, Mercedes hay BMW Lý cho việc giao tiếp thất bại? Chúng ta thiếu ngôn ngữ chung Và để thiết lập cho hệ thống nói chuyện với tốn kém, đắt tiền Có q nhiều "ngôn ngữ địa phương" Bây giả sử nhà sản xuất xe ô tô nhận thấy họ cần giao thức chung để xe nhiều hãng trao đổi liệu cho họ phát triển thành cơng giao thức Thế vấn đề chưa giải Nếu trạm thu phí đường bộ, trạm bơm xăng muốn giao tiếp với xe sao? Mỗi loại thiết bị lại sử dụng "ngôn ngữ địa phương" riêng mục đích IoT chưa đạt đến mức tối đa Đồng ý có trạm kiểm sốt trung tâm, thiết bị chưa thật nói chuyện với 2.7 IoT công nghệ nhà thông minh Trong nhà đại ngày nay, số lượng trang thiết bị điện tử không ngừng gia tăng Tuy nhiên, khác kiến trúc, việc điều khiển thiết bị đơi bất cập Thêm vào đó, việc điều khiển thiết bị cách thủ công với khoảng cách địa lý lớn khơng dễ Vì vậy, việc áp dụng công nghệ điều khiển tự động nhằm giải tương tác môi trường thiết bị nhà cách linh hoạt, dễ dàng điều tất yếu, từ khái niệm nhà thơng minh đời Nhà thông minh hiểu đơn giản ngơi nhà mà thiết bị gia dụng như: hệ thống chiếu sáng, sưởi ấm, máy lạnh, TV, camera an ninh, … Có khả tự động hóa giao tiếp với theo chương trình định sẵn Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển tự động nói chung, hệ thống thơng minh nói riêng tập trung chủ yếu vào việc giải tương tác hệ thống với môi trường Thông qua cảm biến ta thu tín hiệu, tín hiệu lưu trữ, xử lý tùy theo yêu cầu đặt mà điều khiển thiết bị theo mục đích cụ thể  Thiết kế hệ thống nhà thông minh: - Khối cảm biến: thu thập thông tin từ mơi trường ngồi nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, … - Khối vi điều khiển: điều khiển hoạt động hệ thống, ngồi cịn đóng vai trò máy chủ SERVER, nhận thực thi yêu cầu từ CLIENT sử dụng công nghệ IoT - Khối xử lý liệu mạng: tạo giao diện kết nối, chuyển đổi gói liệu đến hệ thống mạng - Máy tính cá nhân: truyền tín hiệu điều khiển thơng qua câu lệnh, chương trình, xử lý tín hiệu, điều khiển hệ thống - Khối phát thu tín hiệu giao tiếp với thiết bị có giao tiếp IoT với - Khối máy chủ (SERVER): khối nhà sản xuất mua tên miền cơng ty uy tín Internet để thay số IP SERVER chuyển chúng thành phần mềm ứng dụng có hỗ trợ hãng thiết bị điện thoại di động, tablet máy tính - Khối thiết bị thực thi trực tiếp: thiết bị khối giao tiếp với khối điều khiển trung tâm sóng RF Mỗi thiết bị nhà sản xuất định danh sẵn cho địa IP thể nhiệm vụ chúng kết nối với thiết bị trung tâm Từ mà từ thiết bị di động có hỗ trợ kết nối với ứng dụng miền SERVER thơng qua Internet điều khiển dễ dàng thiết bị Hình 34: Hệ thống nhà thơng minh Thiết bị MCU đóng vai trị trung tâm hệ thống giao tiếp khơng dây, MCU thiết bị cắm cáp mạng Internet để điều khiển từ xa Các tính MCU: - Hỗ trợ thiết lập trực tiếp thiết bị ngoại vi - Sử dụng công nghệ điện toán đám mây - Bảo mật hai chiều, lớp theo biến số thời gian - Tích hợp cơng nghệ Repeater đảm bảo sóng giao tiếp giữ thiết bị tốt - Có nhiều ứng dụng tự động nhận dạng kết nối thiết bị tùy theo nhà sản xuất - Công nghệ Plug & Play tự động nhận dạng kết nối Cloud - Tích hợp thời gian thực đặt lịch trình/hẹn thiết bị - Công nghệ tự động đồng trạng thái cập nhật liệu lên Cloud - Tự động cập nhật thời gian - Tự động cập nhật trạng thái thiết bị - Công nghệ tự động kiểm tra lỗi tự khởi động quy trình sửa chữa - Cơng nghệ đồng xử lý song song cho phép mở rộng hệ thống 2.8 Ứng dụng IoT cho camera giám sát - Công nghệ Camera 3G: Camera 3G lắp đặt quan sát nơi chưa kéo ADSL hay Cáp quang, chí chưa có điện Cần để quan sát từ xa với mục đích theo dõi, quản lý liệu cần có sóng điện thoại có mạng 3G Do sử dụng mạng 3G nên mở Port để xem Camera từ xa thơng qua 3G được, USB 3G đóng vai trò Client nằm sau Router khác, địa IP cấp kết nối Internet 3G địa IP Private, địa nhìn thấy từ Internet Do muốn truy cập liệu phải sử dụng đường hầm VPN - Công nghệ mạng ngang hàng (mạng P2P) Camera P2P: Mạng ngang hàng kiểu mạng thiết kế cho thiết bị có chức khả thiết bị Mạng ngang hàng đơn giản biết đến việc so sánh với mạng Client/Server, mạng mà chứa thiết bị chịu trách nhiệm cung cấp hay phục vụ thông tin mạng thiết bị khác sử dụng tài nguyên mạng Giúp cho việc quan sát từ xa qua Internet thông qua điện thoại 3G, Laptop thiết bị khác dễ dàng Đây công nghệ tiên tiến dùng thuật toán đám mây máy chủ server đặt nước ngồi cho phép người dùng truy cập liệu từ thiết bị đến thiết bị đâu có kết nối Internet Do sử dụng công nghệ P2P, nên không cần phải mở cổng (Port) thiết bị, không cần phải cài đặt IP đường hầm VPN 2.9 Kết luận Internet of Things hứa hẹn mang đến bước thay đổi lớn chất lượng sống người suất làm việc doanh nghiệp Thông qua phủ sóng mạng diện rộng, thơng minh mạng cục sử dụng thiết bị Thiết bị IoT có tiềm cho phép mở rộng cải tiến dịch vụ vận tải, hậu cần, an ninh, tiện ích, y tế, giáo dục lĩnh vực khác Đồng thời cung cấp hệ sinh thái cho phát triển ứng dụng IoT ... 2.2 Điều khiển động 26 2.2.1 Điều khiển đánh lửa 26 2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu .30 2.3 Ứng dụng vi điều khiển điều khiển động .33 2.3.1 Phương pháp điều. .. thống điều khiển động Phần mềm Arduino Phần mềm LabVIEW Lý thuyết ứng dụng lập trình điều khiển bàn đạp ga điện tử Các hướng tiếp cận Thông qua phát triển công nghệ điều khiển qua máy tính ứng dụng. .. điều khiển động xung áp, điều áp Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm động hay cao nữa, cịn dùng để điều khiển ổn định tốc độ động Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải PWM cịn tham gia điều