Đây là phần chi tiết và được hướng dẫn vô cùng bài bản. Có cả phần lắp đặt cũng như thực hành thí nghiệm Với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay, sự trỗi dậy của điện tử, tự động hóa, công nghệ thông tin…đã biến đổi đời sống của con người dần dần được hoàn hảo. Đi đôi với quá trình phát triển của con người, những thay đổi do chính tác động của con người trong tự nhiên, trong môi trường sống cũng đang diễn ra, tác động ngược trở lại, như ô nhiễm môi trường, khí hậu thay đổi, vv... Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch vụ, các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Đặc biệt là áp dụng các công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông vào trong thực tiễn cuộc sống con người. Công nghệ Internet of Things (IoT) nói chung và công nghệ cảm biến không dây (Wireless Sensor) nói riêng được tích hợp từ các kỹ thuật điện tử, tin học và viễn thông tiên tiến vào trong mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, V.v... Những thiết bị hiện đại về tự động hóa đã dần thâm nhập vào ngành nông nghiệp và cả đời sống hàng ngày của mọi người. Vì thế đã có sự xuất hiện của một hệ thống có thể điều khiển và giám sát. Là sinh viên khoa Điện – Điện Tử trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, với những kiến thức đã được tiếp thu và ước mong xây dựng mô hình hệ thống tự động hóa để ứng dụng vào cuộc sống hàng ngày.Chúng em đã chọn “Xây dựng mô hình thiết bị giám sát độ PH ứng dụng công nghệ IOT” làm đề tài cho chuyên đề.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐỒ ÁN Mã: 13322 Học kỳ: – Năm học: 2022 – 2023 Đề tài: Xây dựng mơ hình thiết bị giám sát độ PH ứng dụng công nghệ IoT SINH VIÊN NGUYỄN VĂN MINH NGUYỄN BÁ HOÀI NAM NGUYỄN TRỌNG NĂNG VŨ HỮU QUÂN MSV 84015 84101 84136 84551 LỚP ĐTĐ60ĐH ĐTĐ60ĐH ĐTĐ60ĐH ĐTĐ60ĐH NHIỆM VỤ Nhóm trưởng Thành viên Thành viên Thành viên Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Điện tự động công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS Đặng Hồng Hải HẢI PHÒNG – 10/2022 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Thiết kế thiết bị đo độ pH tích hợp IoT sử dụng lượng mặt trời Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên LỜI CẢM ƠN Nhóm sinh viên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới dạy thầy cô giáo môn Điện tự động công nghiệp trường Đại học hàng hải Việt Nam với nhà trường tạo điều kiện tốt cho chúng em tham khảo học tập đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy Đặng Hồng Hải Chọn lựa đề tài, tìm hướng đi, cách giải vấn đề để có tự tin q trình thực hoàn thiện đồ án tốt nghiệp Trong suốt thời gian làm đồ án thầy cô bạn bè gia đình nhiệt tình ủng hộ, cổ vũ, hợp tác làm, học hỏi kiến thức nhóm xin cảm ơn! Sinh viên thực (Tất SV) Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ IOT 1.1 Giới thiệu IoT 1.2 Cấu trúc hệ thống IoT .10 1.3 Ứng dụng IoT công nghiệp .12 1.4 1.3.1 Quản lý giám sát thiết bị tự động từ xa 12 1.3.2 Kiểm soát chất lượng sản phẩm dễ dàng 13 Ứng dụng IOT lĩnh vực khác 13 1.4.1 Ứng dụng IOT vào giao thông vận tải .13 1.4.2 Ứng dụng IoT vào trồng trọt 14 1.4.3 Ứng dụng IOT vào nhà thông minh: .14 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH THIẾT BỊ GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG ĐỘ PH 16 2.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 16 2.2 Khối nguồn .16 2.3 2.4 2.5 2.2.1 Tấm pin mặt trời 16 2.2.2 Bình ắc quy 17 2.2.3 Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời 18 2.2.4 Mạch hạ áp Buck .19 2.2.5 Tính tốn lựa chọn pin mặt trời: .19 2.2.6 Sơ đồ lắp đặt hệ thống pin lượng mặt trời 22 Arduino Uno R3 .22 2.3.1 Cấu trúc chung 22 2.3.2 Thông số kỹ thuật của Uno 23 2.3.3 Nguồn nuôi 23 Board ESP8266 Node MCU 23 2.4.1 Phần cứng chung .24 2.4.2 Thông số kỹ thuật 24 Cảm biến độ pH 25 2.5.1 Giới thiệu chung 25 2.5.2 Thông số kỹ thuật 25 2.5.3 Nguyên lý hoạt động .26 2.5.4 Nguyên lý hoạt động mạch Arduino cảm biến .26 CHƯƠNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .28 3.1 3.2 3.3 Các phần mềm hỗ trợ lập trình cho hệ thống 28 3.1.1 Phần mềm Arduino IDE 28 3.1.2 Phần mềm Blynk .31 Lưu đồ thuật tốn chương trình 36 3.2.1 Lưu đồ thuật toán cho Arduino 36 3.2.2 Lưu đồ thuật toán cho ESP8266 Node MCU 37 3.2.3 Tạo giao diện chương trình App Blynk 38 Xây dựng hệ thống thực tế 39 3.3.1 Sơ đồ khối hệ thống mạch .39 3.3.2 Mơ hình hệ thống chế tạo 39 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống IoT 10 Hình 1.2 Điều khiển giám sát nhà máy 13 Hình 1.3: Kiểm sốt chất lượng sản phẩm 14 Hình 1.4 Ứng dụng xe thơng minh kết nốt internet, cảm biến 15 Hình 1.5 Ứng dụng IoT vào trồng trọt 15 Hình 1.6 Ứng dụng điều khiển tự động thiết bị nhà 16 Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 17 Hình 2.2 Tấm PV 20W .18 Hình 2.3 Ắc quy viễn thơng vision 12V – 5Ah 19 Hình 2.4 Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời 19 Hình 2.5 Mạnh hạ áp LM 2596 20 Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối .23 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế phần cứng Arduino Uno 24 Hình 2.8 Hình ảnh ESP8266 Node MCU thực tế .25 Hình 2.9 Sơ đồ chân ESP8266 Node MCU 26 Hình 2.10 Sơ đồ đấu nối cảm biến độ pH với Arduino Uno 27 Hình 3.1 Giao diện phần mềm Arduino IDE .28 Hình 3.2 Các bước thực thêm thư viện cho Arduino IDE 30 Hình 3.3 Cài đặt thư viện Blynk ESP8266 cho Arduino IDE .31 Hình 3.4 Chọn board mạch port kết nối Arduino IDE 31 Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống liên kết Blynk 33 Hình 3.6 Màn hình giao diện đăng nhập App Blynk 34 Hình 3.7 Giao diện tạo New Project App Blynk 35 Hình 3.8 Mã token gửi email đăng ký 36 Hình 3.9 Code Example trang web Blynk 36 Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán Arduino 37 Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán ESP8266 Node MCU 38 Hình 3.12 Giao diện App Blynk cho hệ thống giám sát độ pH 39 Hình 3.13 Sơ đồ khối hệ thống mạch 40 Hình 3.14 Mạch hồn thiện 40 Hình 3.15 Hệ thống hồn thiện 41 Hình 3.16 Đo độ pH nước 42 Hình 3.17 Đo độ pH nước chanh 42 Hình 3.18 Đo độ pH xà phịng .43 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Thông số PV 20W 20 Bảng 2-2 Thông số điều khiển .21 MỞ ĐẦU Với phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa ngày nay, trỗi dậy điện tử, tự động hóa, cơng nghệ thông tin…đã biến đổi đời sống người hồn hảo Đi đơi với q trình phát triển người, thay đổi tác động người tự nhiên, môi trường sống diễn ra, tác động ngược trở lại, nhiễm mơi trường, khí hậu thay đổi, vv Dân số tăng, nhu cầu tăng theo, dịch vụ, tiện ích từ hình thành phát triển theo Đặc biệt áp dụng công nghệ ngành điện tử, công nghệ thông tin truyền thông vào thực tiễn sống người Công nghệ Internet of Things (IoT) nói chung cơng nghệ cảm biến khơng dây (Wireless Sensor) nói riêng tích hợp từ kỹ thuật điện tử, tin học viễn thông tiên tiến vào mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, V.v Những thiết bị đại tự động hóa dần thâm nhập vào ngành nơng nghiệp đời sống hàng ngày người Vì có xuất hệ thống điều khiển giám sát Là sinh viên khoa Điện – Điện Tử trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, với kiến thức tiếp thu ước mong xây dựng mơ hình hệ thống tự động hóa để ứng dụng vào sống hàng ngày.Chúng em chọn “Xây dựng mơ hình thiết bị giám sát độ PH ứng dụng công nghệ IOT” làm đề tài cho chuyên đề CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ IOT 1.1 Giới thiệu IoT IoT (Internet of Things) có nghĩa Internet vạn vật, Mạng lưới vạn vật kết nối Internet Mạng lưới thiết bị kết nối Internet Đó hệ thống thiết bị tính tốn có liên quan với nhau, máy móc khí, kỹ thuật số người cung cấp với mã nhận dạng (UID), không yêu cầu tương tác người với máy tính có khả truyền liệu qua mạng[1] Hình 1.1 Hệ thống IoT Các thiết bị IoT đồ vật gắn thêm cảm biến để thu thập liệu môi trường xung quanh, máy tính/ điều khiển tiếp nhận liệu lệnh cho thiết bị khác, đồ vật tích hợp hai tính Ngày nay, doanh nghiệp nhiều ngành khác sử dụng IoT để hoạt động hiệu hơn, hiểu rõ khách hàng để cung cấp, nâng cao, cải thiện dịch vụ, gia tăng giá trị doanh nghiệp IoT trở thành công nghệ quan trọng kỷ 21 Giờ đây, kết nối đồ vật hàng ngày - thiết bị nhà bếp, ô tơ, máy điều nhiệt, hình trẻ em với internet thơng qua thiết bị, giao tiếp liền mạch người, quy trình thứ Với cơng nghệ điện tốn chi phí thấp, đám mây, liệu lớn, phân tích di động, thứ vật lý chia sẻ thu thập liệu với can thiệp tối thiểu người Trong giới siêu kết nối này, hệ thống kỹ thuật số ghi lại, giám sát điều chỉnh tương tác thứ kết nối 1.2 Cấu trúc hệ thống IoT IoT khơng có cấu trúc thống tồn cầu Thế định dạng phổ biến rộng rãi cấu trúc IoT gồm lớp: Lớp cảm biến (SENSING LAYER), Lớp mạng (NETWORK LAYER), Lớp xử lý liệu (DATA PROCESSING LAYER), Lớp ứng dụng (APPLICATION LAYER) Lớp cảm biến Lớp cảm biến, thiết bị truyền động, thiết bị lớp cảm biến Các phận cảm biến truyền động nhận liệu (Thông số vật lý/ môi trường), xử lý phát liệu qua mạng VD: Camera, điện thoại thơng minh, thiết bị nhận dạng tín hiệu, thiết bị dị tín hiệu,… Lớp mạng Các cổng Internet (mạng), hệ thống thu nhập liệu (Data Acquistition System-DAS) xuất lớp DAS thực chức tổng hợp chuyển đổi liệu (Thu thập tổng hợp liệu chuyển đổi liệu từ analog cảm biến sang liệu digital) Các cổng nâng cao mở để kết nối mạng cảm biến Internet thực nhiều chức năng, bảo vệ chống phần mềm độc hại Lớp xử lý liệu Lớp đơn vị xử lý hệ sinh thái IoT Dữ liệu phân tích xử lý trước gửi đến trung tâm liệu, nơi liệu truy cập ứng dụng phần mềm Đây nơi liệu theo dõi quản 10