đánh giá đáp ứng của esp32 và esp8266 báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

BO CONG THUONG _ ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHO HO CHi MINH BAO CAO TONG KET DE TAI KHOA HOC KET QUA THUC HIEN DE TAI ` NGHIEN CUU KHOA HQCCAP TRUONG Tên đề tài: Đánh giá đáp ứng ESP32 ESP8266 Mã số đề tài: 22/2DSV05 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Minh Tiến Đơn vị thực hiện: Khoa Công nghệ Điện, Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2023 LOI CAM ON Sau thời gian học tập rèn luyện Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM, biết ơn kính trọng, em xin gứi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, phòng, khoa thuộc Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM nhiệt tỉnh hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện đề nghiên cứu khoa học Đặc biệt, em xin tó lịng biết ơn sâu sắc tới Thầy Phạm Công Duy người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trình thực đề tải Tuy nhiên điều kiện lực thân hạn chế, chuyên đề nghiên cứu khoa học chăn không thê tránh khỏi thiêu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiên thầy cô dé nghiên cứu em hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! PHAN I THONG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Đánh giá đáp ứng ESP32 ESP§266 1.2 Mã số: 22/2DSV05 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT "na (học hàm, hoc vi) Đơn vị cơng tác | Vai trị thực để tài Nguyễn Văn Minh Tiến IUH Chủ nhiệm đề tài TS.Phạm Công Duy IUH Thanh vién chinh 1.4 Don vi cht tri: 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ 03 tháng 03 năm 2023 đến 03 tháng 03 năm 2024 1.5.2 Gia hạn (nếu có): khơng 1.5.3 Thực thực tế: từ 03 tháng 03 năm 2023 đến 30 tháng 07 năm 2023 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: mười triệu đồng II Kết nghiên cứu Dat vin dé a) Tinh hinh nghién citu quốc tế Nhóm tác gia [1] tiếp cận nông nghiệp 4.0 để nâng cao suất trồng va phương thức canh tác phi truyền thông Tiếp cận cho việc giám sát phát triên trồng, dinh dưỡng, ghi nhãn sức khỏe hợp tác nông dân, người hái, người đóng gói, người vận chuyên, nhà phân phối, nhà kho người tiêu đùng cuối Nhóm tác giả [2] giới thiệu kiến trúc BIPES Một tính hồn tồn đựa cơng nghệ HTML5 tiêu chuẩn Đối với thiết bị mục tiêu, BIPES tạo mã Pvthon có thê thực thi nhiều loại thiết bị, bao gồm mơ-đun chi phí thấp, hạn ESP8266 máy tính x86 hiệu suất cao Giải pháp tao công cụ nguồn mở kế thừa hệ sinh thái Python Nhóm tác giả [3] trình bày việc thực hệ thống giám sát mực nước chất lượng nước tích hợp với công nghệ lo] để theo đõi thời gian thực hệ thống hai bê chứa Kết cơng trình cung cấp giải pháp quản lý nước đơn giản, rẻ tiền để xác định lượng nước lãng phí chất lượng nước qua thiết bị di động Nhóm tác gia [4] để xuất hệ thống định vi nguồn âm thời gian thực triển khai vi điều khiến ESP32 Kết chứng rằng, bất chấp hạn chế phan cứng, hệ thống có thé ước tính DOA nguồn âm băng thơng rộng với độ xác tương đối tốt Công việc tương lai tập trung vào việc kết hợp nhiều thiết bị ESP32 hệ thống phân tan dé ước tính vị trí tuyệt đối nguồn âm không gian giám sát Nhóm tác giả [5] dé xuất tạo chiết áp chi phí thấp dành cho người bắt đầu dự án giáo dục thiết kế cho phép đo điện hóa, đặc biệt phép đo Vơn kế tuần hồn Nhóm tác giả [6] phân tích hiệu suất mơ-đun ESP32-S2 thiết bị có ước tính khoảng cách công nghệ Wi-Fi FTM triển khai theo tiêu chuẩn IEEE 802.11-2016 Nhóm tác giả [7] phát triển hệ thống Arduino va tng dung WPF phát triển theo tiêu chuẩn cao cung cấp tất cá chức cần thiết thông số kỹ thuật Công việc nghiên cứu chứng minh dịch vụ IIoT cung cấp nghiên cứu điển hình mạnh mẽ việc triển khai công nghệ đột phá Công nghiệp 4.0 cho Viện Chế tạo Vật liệu Nhóm tác giả [8] thiết kế thực thi đồng hồ đo lượng thơng minh dựa IoT triển khai hộ gia đình ngành công nghiệp để đo mức tiêu thụ điện cấp thiết bị mà không làm gián đoạn hoạt động thiết bị không cần dây lại phức tạp b) Tình hinh nghiên cứu nước Nhóm nghiên cứu [9] sinh viên Hồng Cơng Thành Nhà hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Đoàn Hữu Chức thực khóa luận tốt nghiệp đại học, Hệ quy ngành điện tử viễn thông vào năm 2019 với khóa luận giám sát nhiệt độ độ âm điều khiển thiết bị điện qua internet dung module ARDUINO ESP8266 ce) Danh gid két cơng trình nghiên cứu cơng bố (ưu, khuyết, tốn ) Nhóm nghiên cứu [1] trình bày tổng quan cơng nghệ cho nhóm nghiên cứu [2] đề xuất táng lập trình có kết nối nghiên cứu khác tập trung nghiên cứu ESPS§266/ESP32 nghiên cứu ứng dụng cho nơng nghiệp, nhiêu để có ơn định giá thành thấp chưa có cơng trình để nên tảng cho phát triển sản phẩm tốt d) nông nghiệp 4.0 Trong thiết bị ESP8266 Những nhóm Cơng nghệ IoT [3-8] da duoc sản phẩm hoạt động đánh giá ESP§8266/ESP32 tạo Tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu _ ii Bộ giám sát nhiệt độ độ am tuong đối khơng khí sử dụng ESP32 đề xuất Bộ giám sát điện pha đề xuất với ESP32 li — Đánh giá đáp ứng nhiệt độ độ âm tương đối không khí ESP32 ESP§266 iv _ Đánh giá đáp ứng giám sát điện pha đề xuất với ESP32 nhiệt Tài liệu tham khảo [1] Meghna Raja, Shashank Guptaa, Vinay Chamolab, Anubhav Elhenceb, Tanya Garga, Mohammed Atiquzzamanc, Dusit Niyatod, A survey on the role of Internet of Things for adopting and promoting Agriculture 4.0, Vol 187, August 2021 [2] A Junior, L Goncalves, G Caurin, G Tamanaka, A Hernandes, R Aroca, BIPES: Block Based Integrated Platform for Embedded Systems, Vol 8, November 2020, pp 197955 - 197968 [3] Samuel C.Olisa, Christopher N.Asiegbu, Juliet E.Olisa, Bonaventure O.Ekengwu, Abdulhakim A.Shittu, Martin C.Eze, Smart two-tank water quality and level detection system via IoT, Vol 7, No 8, August 2021 [4] German Fabregat, Jose A Belloch, José M Badia, Maximo Cobos, Design and Implementation of Acoustic Source Localization on a Low-Cost IoT Edge Platform, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, Vol 67, No 12, December 2020, pp 3547 - 3551 [5] Isa Anshoria, Ghani Faliq Mufiddina, Iqbal Fawwaz Ramadhana, Eduardus Ariasenaa, Suksmandhira Harimurtia, Henke Yunkinsc, Cepi Kurniawand, Design of smartphone-controlled low-cost potentiostat for cyclic voltammetry analysis based on ESP32 microcontroller, Sensing and Bio-Sensing Research Volume 36, June 2022 [6] Valentin Barral Vales, Omar Campos Fernandez, Tomas Dominguez-Bolafio, Carlos J Escudero, José A Garcia-Naya, Fine Time Measurement for the Internet of Things: A Practical Approach Using ESP32, IEEE Internet of Things Journal, Vol 9, No 19, October 2022, pp 18305 - 18318 [7] Victor Computers [8] Shishir monitoring 2020 Chang, Craig Martin, An ¡industrial loT sensor system for high-temperature measurement, and Electrical Engineering, Vol 95, October 2021 Muralidhara, Niharika Hegde, Rekha PM, An internet of things-based smart energy meter for device-level consumption of energy, Computers & Electrical Engineering, Vol 87, October [9] Hồng Cơng Thành, Đồn Hữu Chức, giám sát nhiệt độ độ 4m điều khiển thiết bị điện qua internet đùng module ARDUINO ESP826ó, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Hệ quy ngành điện tử viễn thông, 2019 Mục tiêu a) Mục tiêu tổng quát Đánh giá đáp ứng thiết bị IoT b) Mục tiêu cụ thể Đánh giá đáp ứng thiết bị ESP32/8266 qua hai thí nghiệm giám sát nhiệt độ độ âm; giám sát điện động xoay chiêu Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực nghiệm để đánh giá đáp ứng ESP32 ESP8266 thực qua hai thí nghiệm Thí nghiệm I trình đo nhiệt độ độ âm dựa cảm biến SHT30 Temperature Humidity gửi liệu ESP32 ESP8266 sử đụng đồng hồ đo HCT-1 làm chuẩn đo thương mại, thiết lặp thí nghiệm thực qua lưu đồ Hình Thí nghiệm trình đo điện dựa mạch đo điện AC UART PZEM-004T gửi đữ liệu ESP32 ESP8266 sứ dụng Ampe kìm KYORITSU 2017 để làm chuẩn đo thương mại, thiết lặp thí nghiệm thực qua lưu đỗ Hình Khi thực nghiệm qua lưu đỗ I có số kho khăn thuận lợi riêng Về khó khăn: thứ phải đồng thời gian liệu gửi đữ liệu lên App Blynk ThingSpeak lúc, thứ hai gửi liệu lên App Blynk ThingSpeak phải đảm bảo ESP32/ESP8266 gửi liệu liên tục không bị ngất quảng để không bị mắt đữ liệu Về thuận lợi cảm biến cảm biến SHT30 Temperature Humidity mạch đo điện AC UART PZEM-004T thương mại nên sai số thấp đễ dàng kết nói vs ESP32 ESP8266 Kết WiFi ESP32/ESPE266 | Doc vax lý liệucảm biến I Hiển thị Mantinholed ApBiynk IOT Web Thingspeak Hình Lưu đỗ đo nhiệt độ độ ẩm Kết nối WiFi ESP32/ESP8266 'Đạcvàxữlý ữ tiệu mạch đo Pzệm ‘App Blynk 1OT Web Thingspeak Hình Lưu đề đo điện pha Kết nghiên cứu (b) Thí nghiệm đo nhiệt độ độ âm đựa cảm biến SHT30 ESP32/ESP§266 (c) Thí nghiệm đo nhiệt độ độ âm dựa cảm biến SHT30 ESP32/ESP§266 hộp Hình Thí nghiệm đo nhiệt độ độ âm (a) Thi nghiệm đo điện dựa AC UART PZEM-004T va ESP8266 (b) Thí nghiệm đo điện dựa AC UART PZEM-004T ESP32 Hình Thí nghiệm đo điện pha Hình thê kết nối phần cứng thí nghiệm ] kết nói cảm biến SHT30 Temperature Humidity voi ESP32/ESP8266 Hinh thé hién kết nối phần cứng thí nghiệm kết nối đo điện dựa mạch đo điện AC UART PZEM-004T với ESP32/ESP8266 ESP8266 15min (a) Dữ liệu nhiệt độ độ âm lên Blynk từ ESP8266 Độ ấm Nhiệt độ (b) Dữ liệu nhiệt độ độ ẩm lên Blynk từ ESP32 Hình Dữ liệu nhiệt độ độ âm qua Blynk ESP8266 15min (a) Dữ liệu nhiệt độ độ âm lên Blynk từ ESP8266 Độ ấm Nhiệt độ (b) Dữ liệu nhiệt độ độ ẩm lên Blynk từ ESP32 Hình Dữ liệu nhiệt độ độ âm qua Blynk ESP8266 Cơng suất Điện áp dịng điện 15min 1h ệ số công suất 6h 1d 1wk 1Mo 3Mo (a) Dữ liệu điên Blynk từ ESP8S266 10 (b) Dữ liệu điên Blynk từ ESP32 Hình Dữ liệu điên Blynk Field Chart Field Chart Œ fe Field Chart Field Chart Hình Dữ liệu nhiệt độ độ âm qua ThingSpeak ESP32 ESP8266 11 Field Chart Field Chart Thời Gian Thời Gian ThingSpeak.com Field Chart ThingSpeak.com Field Chart Thời Gian Thời Gian ThingSpeak.com Field Chart ThingSpeak.com Field Chart ThingSpeak.com Thời Gian ThingSpeak.com (a)Dữ liệu điện qua ThingSpeak cua ESP8266 12 Field Chart Field Chart Field Chart Field Chart Field Chart Field Chart (b) Dữ liệu điện nang qua ThingSpeak cua ESP32 Hình Di ligu dién nang qua ThingSpeak cua ESP8266 va ESP32 Hinh 5,6,7 va giao diện App Blynk va ThingSpeak hién thi dit ligu duoc ESP32 ESP8266 truyén lên đọc liệu từ cảm biên 13 Bảng 1: Dữ liệu thí nghiệm đo nhiệt độ độ âm Thời gian 3h30 3h31 3h32 3h33 3h34 3h35 3h36 3h37 3h38 3h39 3h40 3h41 3h42 3h43 3h44 3h45 3h46 3h47 3h48 3h49 3h50 3h51 3h52 3h53 3h54 3h55 3h56 3h57 3h58 3h59 So sánh ESP8266 ESP32 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | SAI SỐ Bộ đo HCT-1 TC) | H(%) | TC) | H(%) | TC) 23.79 23.8 23.84 23.85 23.86 23.9 23.93 23.95 23.97 24 24.02 24.07 24.08 24.12 24.15 24.18 24.2 24.22 24.21 24.23 24.24 24.28 24.33 24.34 24.36 24.37 24.39 24.41 24.37 24.44 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 57.62 57.7 57.82 58.42 56.73 57.17 57.2 5717 57.24 57.58 57.83 57.31 57.21 57.13 57.39 57.18 57.45 56.87 57.47 57.39 57.18 57.45 57.47 56.91 56.86 56.87 56.73 56.8 56.77 56.83 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 23.8 23.79 23.82 23.85 23.88 23.9 23.91 23.92 23.97 24 24.01 24.02 24.04 24.08 24.1 24.15 24.16 24.18 24.22 24.25 24.28 24.33 24.34 24.36 24.39 24.41 24.44 24.45 24.48 24.46 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 60.55 60.52 59.73 60.07 60.49 59.9 59.5 59.62 59.7 59.68 60.54 59.76 59.58 59.57 59.78 59.58 59.83 59.41 59.83 59.7 59.36 59.29 59.33 59.19 59.12 59.24 58.97 58.78 59.06 58.84 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 24.84 24.9 24.84 24.86 25.14 25.15 25.17 25.22 25.2 25.18 25.14 25.14 25.22 25.2 25.26 25.21 25.18 25.24 25.2 25.22 25.21 25.24 25.25 25.28 25.32 25.33 25.28 25.33 25.35 25.31 ESP32 ESP8266 |H(%) | TPC) | H(%) | TMC) | _H(%) | | | | | | | | | | | | | | | 58.5 58.55 58.2 57.5 58.2 59.22 58.32 58.2 57.52 58.2 57.8 58 57.62 57.8 57.76 57.83 57.8 57.76 57.53 57.42 57.3 57.24 56.9 56.93 56.89 56.92 56.85 56.82 56.84 56.94 | | | | | | | | | | | | | | | | | -1.05 -1.1 -1 -1.01 -1.28 -1.25 -1.24 -1.27 -1.23 -1.18 -1.12 -1.07 -1.14 -1.08 -1.11 -1.03 -0.98 -1.02 -0.99 -0.99 -0.97 -0.96 -0.92 -0.94 -0.96 -0.96 -0.89 -0.92 -0.98 -0.87 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | -0.88 -0.85 -0.38 0.92 -1.47 -2.05 -1.12 -1.03 -0.28 -0.62 0.03 -0.69 -0.41 -0.67 -0.37 -0.65 -0.35 -0.89 -0.06 -0.03 -0.12 0.21 0.57 -0.02 -0.03 -0.05 -0.12 -0.02 -0.07 -0.11 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | -1.04 -1.11 -1.02 -1.01 -1.26 -1.25 -1.26 -1.3 -1.23 -1.18 -1.13 -1.12 -1.18 -1.12 -1.16 -1.06 -1.02 -1.06 -0.98 -0.97 -0.93 -0.91 -0.91 -0.92 -0.93 -0.92 -0.84 -0.88 -0.87 -0.85 2.05 1.97 1.53 2.57 2.29 0.68 1.18 1.42 2.18 1.48 2.74 1.76 1.96 1.77 2.02 1.75 2.03 1.65 2.3 2.28 2.06 2.05 2.43 2.26 2.23 2.32 2.12 1.96 2.22 1.9 14 Bảng 2: Dữ liệu thí nghiệm đo điện Thời gian 2h 2h1 2h2 2h3 2h4 2h5 2h6 2h7 2h8 2h9 2h10 2h11 2h12 2h13 2h14 2h15 2h16 2h17 2h18 2h19 2h20 2h21 2h22 2h23 2h24 2h25 2h26 2h27 2h28 2h29 So sánh ESP8266 ESP32 @)_ | (A) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 224.2 224.1 224.4 224.6 224.7 224.5 224.6 224.5 224.5 224.3 224.3 2244 224.7 224.5 2244 224 224.3 224.2 224.3 224.2 224.5 2246 224.5 224.6 224.8 224.6 2244 224.6 224.8 224.6 | | | | 0.15 0.16 0.19 0.15 0.16 0.18 0.19 0.15 0.17 0.18 0.15 0.14 0.16 0.16 0.15 0.14 0.17 0.19 0.18 0.16 0.16 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.15 0.18 0.16 0.17 (V) 224.5 224.7 224.5 224.7 224.8 224.5 224 224.8 225 224.6 224.7 224.9 225.1 225.2 225.3 225.1 224.9 224.7 224.5 224.6 224.7 224.8 225 224.7 224.7 224.8 225 224.7 224.9 224.6 SAI SỐ Ampe kìm KYORITSU (A) 0.13 0.14 0.16 0.15 0.14 0.17 0.2 0.17 0.15 0.14 0.17 0.2 0.22 0.17 0.2 0.16 0.14 0.16 0.19 0.16 0.13 0.14 0.15 0.13 0.11 0.14 0.15 0.16 0.14 0.16 )_ 223.1 223.2 223.4 223.5 223.4 223.4 223.3 223.2 223.2 223.3 223.4 223.3 223.2 223.5 223.2 223.3 223.4 223.4 223.4 223.2 223.1 223.2 223.2 223.3 223.4 223.4 223.2 223.3 223.4 223.5 J (A) | | | | | | | | | | 0.18 0.16 0.17 0.17 0.18 0.16 0.17 0.16 0.18 0.19 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.15 0.16 0.17 0.16 0.15 0.18 0.19 0.17 0.18 0.17 0.16 0.16 0.15 0.16 0.17 ESP32 (V) 1.1 0.9 1.1 1.3 1.1 1.3 1.3 1.3 0.9 1.1 1.5 1.2 0.7 0.9 0.8 0.9 1.4 1.4 1.3 1.3 1.4 1.2 1.2 1.3 1.4 1.1 ESP8266 (A) -0.03 0.02 -0.02 -0.02 0.02 0.02 -0.01 -0.01 -0.01 -0.04 -0.04 -0.01 0 -0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 -0.02 -0.05 -0.02 -0.02 0.02 -0.01 0.03 0 (V) 1.4 1.5 1.1 1.2 1.4 1.1 0.7 1.6 1.8 1.3 1.3 1.6 1.9 1.7 2.1 1.8 1.5 1.3 1.1 1.4 1.6 1.6 1.8 1.4 1.3 1.4 1.8 1.4 1.5 1.1 (A) -0.1 -0 -0 -0 -0 0.01 0.03 0.01 -0 -0.1 -0 0.02 0.05 0.01 0.05 0.01 -0 -0 0.03 0.01 -0.1 -0.1 -0 -0.1 -0.1 -0 -0 0.01 -0 -0 Số liệu hai Bang đo thực nghiệm phòng VŠ.01A với thiết bị sau: bo mạch ESP32, bo mach ESP8266 véi cảm biến cảm biến SHT30 Temperature Humidity mạch đo điện AC UART PZEM-004T truyện liệu lên đồng thời App Blynk va ThingSpeak Cac gia trị lấy phút lần với 30 móc giá trị chuẩn từ biểu để App Blynk ThingSpeak 15 Biểu đồ thể nhiệt độ 25.4F ESP32 ESP8266 25.2[ HTC-1 25Ƒ Nhiệt độ(°C) 24.8 24.65 24.4 + 24.2F 24L 23.8 23.6F 23.4 15:30 15:40 15:50 Thoi gian 16:00 Jun 14, 2023 (a) Biểu đồ so sánh độ âm ESP32, ESP§266 đồng hồ đo HCT1 Biểu đồ thể sai số nhiệt độ 14 15:30 \ i 15:40 ESP32-HTC1 ESP8266-HTC1 15:50 Thời gian 16:00 Jun 14, 2023 (b) Biéu dé thé hién sai số độ ẩm ESP32 ESP§266 so với đồng hồ đo HCT-1 Hình Biểu đồ đánh giá đáp ứng nhiệt độ Qua phần so sánh hiển thị nhiệt độ ESP32, ESP§266 HCT-1 sai số ESP32 vs ESP§266 cho thấy ESP32 truyền đữ liệu ổn định sai số ESP§266 16 61 Biểu đồ thể độ âm ESP32 ESP8266 HCT-1 60 S3= 59 “Oo