I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế mô hình giám sát năng lượng trong khu công nghiệp 1. Nhiệm vụ: Xây dựng mô hình giám sát năng lượng các thiết bị từ xa dựa vào module wifi ESP 32 trên nền tảng IoT. Từ đó phát triển cao hơn, đưa bộ điều khiển áp dụng thực tế. 2. Nội dung thực hiện - Tìm hiểu về công nghệ kết nối IoT. - Các tiêu chuần truyền thông I2C, UART, RS-485. - Lập trình giao tiếp với module PZEM004T để đo các thông số điện năng. - Lập trình cho module wifi ESP32 trên Arduino IDE, gửi dữ liệu lên web. - Ứng dụng IOT giám sát từ xa. - Kết nối mạch phần cứng giữa module PZEM004T, ESP32, LCD. - Thiết kế và thi công mô hình thiết bị hoàn thiện. - Chạy thử nghiệm và cân chỉnh hệ thống.
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG
Quản lý và giám sát năng lượng là chìa khóa để tiết kiệm năng lượng trong công nghiệp trong những năm gần đây đang phải chịu những áp lực to lớn về kinh tế và môi trường Giám sát và quản lý năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên cạn kiệt Khi tiêu thụ nhiều năng lượng, doanh nghiệp đối mặt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp quan trọng kèm theo nguy cơ tăng giá năng lượng dẫn đến ảnh hưởng đến lợi nhuận của các doanh nghiệp có thể giảm nguy cơ này bằng cách kiểm soát nhu cầu năng lượng, tiết kiệm điện trên dây chuyền sản xuất từng bước tăng hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm.
Khi nhắc đến năng lượng, đa phần chúng ta sẽ nghĩ tới năng lượng điện; và điện là một nguồn năng lượng mà chúng ta đặc biệt phải quan tâm đến Ngoài ra, tùy từng lĩnh vực ứng dụng mà các nguồn năng lượng như: hơi, nước, khí nén, gas cần phải được kiểm soát một cách triệt để.
Tại sao cần giám sát năng lượng?
Dựa trên phương diện cá nhân, tổ chức: hầu hết chúng ta cần giám sát nguồn năng lượng nhằm sử dụng triệt để, tối ưu hiệu suất nguồn năng lượng mà chúng ta đã phải chi trả, bên cạnh đó là tìm ra những cơ hội nhằm tiết kiệm năng lượng Nhu cầu này ảnh hưởng đến giá năng lượng, mục tiêu giảm phát thải và các quy định, luật lệ liên quan dẫn đến lý do nhằm thuyết phục bạn cần tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, ở một số lĩnh vực đặc thù, việc giám sát nguồn năng lượng nhằm đảm bảo sự an toàn, độ ổn định cũng như tránh thiệt hại bởi sự cố gây ra.
Quy trình giám sát năng lượng
Khi chúng ta muốn tiết kiệm năng lượng thì chúng ta phải biết được lượng năng lượng tiêu thụ như thế nào và đối tượng nào đang tiêu thụ nguồn năng lượng đó Từ đó, chúng ta mới cân nhắc sự cần thiết hay không cần thiết để tiếp tục, loại bỏ hay hạn chế sử dụng nguồn năng lượng Vậy, thông thường quy trình để chúng ta có thể thực hiện là:
1 Đo lường năng lượng tiêu thụ và thu thập dữ liệu
2 Phân tích dữ liệu thu thập được => đánh giá => tìm kiếm sự lãng phí
3 Thực hiện hiệu chỉnh, cắt giảm hoặc thay thế
4 Theo dõi kết quả qua các bản báo cáo dữ liệu theo ngày, tháng, năm
Các giải pháp quản lý giám sát năng lượng phổ biến trong thực tế như:
Quản lý năng lượng điện, truyền tải điện, trạm biến áp, phân phối điện năng.
Quản lý năng lượng nhiệt, lò hơi, lò gia nhiệt, hệ thống làm lạnh.
Quản lý năng lượng khí: khí nén, khí gas. Đo lường năng lượng tiêu thụ và thu thập dữ liệu
Chúng ta đều hiểu rằng: khi có càng nhiều dữ liệu, dữ liệu càng chi tiết, càng trực quan thì sẽ giúp ích cho chúng ta càng nhiều.
Với các phương pháp thủ công theo cách tiếp cận cũ: để thu thập dữ liệu thì sẽ cho nhân viên đi đọc và ghi chép lại các thông số trên đồng hồ với lịch trình theo tuần hoặc theo tháng Điều này tồn tại nhiểu rủi ro tiềm ẩn: kết quả không được chính xác, thu thập kết quả nhanh hơn hoặc chậm hơn yêu cầu, dữ liệu không theo thời gian thực.
Với hướng tiếp cận hiện đại ngày này, việc thu thập dữ liệu năng lượng đã được tự động hóa với sự tích hợp các hệ thống đo lường sẽ tự động đo lường và lưu trữ dữ liệu theo từng khoảng thời gian ngắn và thường xuyên (ví dụ như 15 phút hay 30 phút thu thập dữ liệu một lần) Điều này sẽ giúp thu thập và thống kê dữ liệu năng lượng tiêu thụ chi tiết theo khoảng thời gian giúp xem xét thời điểm nào năng lượng bị lãng phí mà các phương thức khác không thể làm được.
Phân tích dữ liệu và tìm kiếm cơ hội tiết kiệm năng lượng
Các dữ liệu chi tiết mà bạn thu thập được là vô cùng hữu ích trong việc tìm kiếm và kiểm chứng các cơ hội tiết kiệm năng lượng.
IoT hay Internet of Things là một trong những mô hình truyền thông mạnh mẽ nhất và thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu trong thế kỷ XXI So với công nghệ Internet hiện tại cung cấp các dịch vụ trong không gian tưởng tượng, công nghệ Internet of Things dựa trên thực tế Với sự phát triển bùng nổ của công nghệ 4.0 IoT là việc định hướng kết nối các thiết bị, công cụ hay đồ vật trong đời sống với Internet để giúp con người giao tiếp, truy cập và điều khiển hay thu thập được các thông tin nhằm làm tăng hiệu suất và hiệu quả sử dụng các thiết bị đó.
Sử dụng thống kê dữ liệu năng lượng chi tiết giúp đưa ra các ước tính hợp lý về có bao nhiêu năng lượng đã bị lãng phí ở các khoảng thời gian khác nhau Ví dụ, nếu bạn thấy rằng nhiều năng lượng đã bị lãng phí vì thiết bị được bật vào cuối tuần, bạn có thể:
Sử dụng dữ liệu theo khoảng thời gian để tính bao nhiêu năng lượng (kWh) được sử dụng vào cuối tuần
Ước tính bao nhiêu phần trăm trong số đó đã bị lãng phí (bằng cách tìm ra các thiết bị nên được tắt vào cuối tuần)
Sử dụng dữ liệu thu thập được và tính ra tổng số kWh đã bị lãng phí mỗi cuối tuần.
Hoặc không, nếu bạn không có ý tưởng về việc bao nhiêu phần trăm đã bị lãng phí bởi việc để các thiết bị bật không cần thiết, bạn có thể:
Đi bộ trong toà nhà vào mỗi buổi tối để đảm bảo những thiết bị cần phải tắt đã được tắt.
Nhìn lại dữ liệu đêm đó để xem bao nhiêu kW đã được sử dụng sau khi bạn tắt các thiết bị trên
Tính chênh lệch để tính toán cơ hội tiết kiệm năng lượng tiềm năng
Nhân kW tiết kiệm được với số giờ cuối tuần để thấy tổng tiết kiệm năng lượng tiềm năng cho cuối tuần.
Lợi ích đem lại khi sử dụng hệ thống giám sát và quản lý năng lượng:
Giảm thời gian chi phí nhân công đề ghi dữ liệu từ các đồng hồ đo.
Giảm được sai sót trong quan trình thu thập dữ liệu bằng tay
Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24h tại bất kì trạm làm việc nào.
Ghi lại dạng sóng của nguồn điện.
GIỚI THIỆU MỘT HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRONG THỰC TẾ
Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua bộ truyền tải tín hiệu thông qua đường dây điện
Hệ thống đo đếm công tơ từ xa truyền qua đường dây điện CollectricTM là hệ thống đo lượng điện năng tiêu thụ theo thời gian thực.
Hệ thống Collectric gồm 5 thiết bị cơ bản sau:
RTU: là thiết bị đầu cuối một chiều được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài các công tơ ở vị trí thuận tiện RTU sẽ đếm vòng quay của đĩa, biến thành tín hiệu điện,điều chế tín hiệu, truyền số liệu đã thu được và các thông tin khác về thiết bị tập trung.
TRPU: là thiết bị đầu cuối hai chiều, nó vừa có tính năng của một RTU vừa có chức năng thông tin hai chiều bao gồm lệnh quản lý bảng thời gian sử dụng để tính các mức giá khác nhau tại thiết bị tập trung TRPU còn có thể truyền thông tin sắp xếp theo bảng chữ cái hay chữ số nhận được từ thiết bị tập trung tới khách hàng, nó còn có thể lặp tín hiệu như một bộ lặp, nếu có lắp đặt thêm bộ điều khiển tải nó có thể tự động đóng cắt tải theo lệnh từ trung tâm.
CONCENTRATOR: là thiết bị tập trung lắp đặt trên lưới điện hạ thế ứng với một trạm Thiết bị này có thể thu thập và xử lý dữ liệu cho 1250 công tơ Dữ liệu từ các thiết bị đầu cuối được tập trung tại bộ trung tâm và được truyền về máy tính trung tâm qua các cách khác nhau Thiết bị tập trung cũng có thể truyền lệnh quản lý và các chỉ thị khác tới các thiết bị đầu cuối hai chiều.
MAIN COMPUTER: chứa các phần mềm cần thiết cho quá trình vận hành hệ thống Colletric Nó thu nhận dữ liệu từ các bộ trung tâm để sử dụng cho các mục đích của ngành điện.
- Kĩ thuật truyền thông: Sử dụng công nghệ PLC truyền thông tin thông qua lưới điện hạ thế (từ trạm biến áp đến các hộ gia đình) PLC cung cấp khả năng truy cập tốc độ cao, tốc độ truy cập đạt đến hàng trăm Mb/s.
- Mạng lưới đường dây điện đã được xây dựng nên có lợi thế về chi phí đầu tư cơ bản, cơ sở hạ tầng đường dây điện có sẵn, nên có thể cho phép cạnh tranh với giá rẻ hơn các kỹ thuật truy cập viễn thông nội vùng khác (thường yêu cầu vốn đầu tư cơ bản lớn).
Nhược điểm: Đường dây truyền tải điện phải được thiết kế để dành cho truyền dữ liệu, do đó có rất nhiều vấn đề cần được khắc phục Công suất nhiễu trên đường dây điện lực là tập hợp tất cả các nguồn nhiễu khác nhau thâm nhập vào mạng như tivi, máy tính, máy hút bụi …phát nhiễu và lan truyền qua đường dây điện; các hệ thống truyền thông khác cũng có thể đưa thêm nhiễu vào máy thu. Đường dây diện ra đời cho việc truyền năng lượng điện chứ không nhằm mục đích truyền thông tin Khi đưa thông tin truyền trên đó, ta sẽ gặp phải rất nhiều yếu tố gây nhiễu cho tín hiệu.
Tuy nhiên chúng ta đang sống trong thời đại kĩ thuật số, sự phổ biến của internet và các thiết bị di động thông minh đã tạo nên khái niệm mới là IoT, do đó vấn đề ứng dụng các thành tựu này vào việc giám sát và điều khiển mọi thứ một cách dễ dàng được áp dụng vào thực tế trong cuộc sống Việc kết nối thì có thể
6 thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee,hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy giặt, tai nghe,bóng đèn … Cisco, nhà cung cấp thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỉ đồ vật kết nối vào Internet, con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa trong thời gian tới.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG IoT
IoT hoạt động như thế nào?
Một hệ thống IoT thông thường hoạt động thông qua việc thu thập và trao đổi dữ liệu theo thời gian thực Một hệ thống IoT có ba thành phần:
Thiết bị thông minh Đây là một thiết bị, giống như tivi, camera an ninh hoặc thiết bị tập thể dục đã được trao cho khả năng điện toán Thiết bị này thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, thao tác nhập liệu của người dùng hoặc mô thức sử dụng và truyền cũng như nhận dữ liệu qua Internet từ ứng dụng IoT của nó. Ứng dụng IoT Ứng dụng IoT là một tập hợp các dịch vụ và phần mềm có chức năng tích hợp dữ liệu nhận được từ các thiết bị IoT khác nhau Ứng dụng này sử dụng công nghệ máy học hoặc trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định sáng suốt Những quyết định này được truyền trở lại thiết bị IoT và sau đó, thiết bị IoT đó sẽ phản hồi lại dữ liệu đầu vào một cách thông minh
Giao diện đồ họa người dùng
Một hoặc một nhóm các thiết bị IoT có thể được quản lý thông qua giao diện đồ họa người dùng Các ví dụ phổ biến bao gồm một ứng dụng di động hoặc trang web có thể được sử dụng để đăng ký và kiểm soát các thiết bị thông minh
Hình 1.1 Tổng quan về IOT IoT công nghiệp là gì?
IoT công nghiệp (IIoT) đề cập đến các thiết bị thông minh được sử dụng trong sản xuất, bán lẻ, y tế và các lĩnh vực khác để tạo ra hiệu quả kinh doanh Các thiết bị công nghiệp, từ cảm biến đến máy móc, cung cấp cho chủ doanh nghiệp dữ liệu chi tiết theo thời gian thực để các doanh nghiệp có thể sử dụng phục vụ mục đích cải thiện quá trình kinh doanh Những thiết bị này cung cấp thông tin chuyên sâu về quản lý chuỗi cung ứng, kho vận, nguồn nhân lực và sản xuất – giảm chi phí và tăng luồng doanh thu
Hãy cùng tìm hiểu các hệ thống công nghiệp thông minh trong các ngành dọc khác nhau:
IoT doanh nghiệp trong sản xuất sử dụng khả năng bảo trì dự đoán để giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến và công nghệ đeo trên người để cải thiện an toàn cho người lao động Các ứng dụng IoT có thể dự đoán lỗi máy móc trước khi nó xảy ra, giúp giảm thời gian ngừng sản xuất Thiết bị gắn trên mũ bảo hiểm và vòng tay, cũng như các camera thị giác máy tính được sử dụng để cảnh báo người lao động về những mối nguy hiểm tiềm ẩn.
Phân tích dựa theo cảm biến và robot giúp tăng hiệu quả trong sản xuất ô tô và công tác bảo dưỡng Ví dụ: các cảm biến công nghiệp được sử dụng để cung cấp hình ảnh 3D của các thành phần bên trong phương tiện theo thời gian thực Việc chẩn đoán và khắc phục sự cố có thể được thực hiện nhanh hơn nhiều trong khi hệ thống IoT tự động đặt hàng các phụ tùng thay thế
Kho vận và vận tải
Các thiết bị IoT thương mại và công nghiệp có thể hỗ trợ quản lý chuỗi cung ứng, bao gồm quản lý hàng tồn kho, mối quan hệ với nhà cung cấp, quản lý đội xe và bảo trì theo lịch Các công ty vận chuyển sử dụng ứng dụng IoT công nghiệp để theo dõi tài sản và tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu trên các tuyến vận chuyển. Công nghệ này đặc biệt hữu dụng trong việc kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ trong các container lạnh Nhờ các thuật toán định tuyến và tái định tuyến thông minh, các quản lý chuỗi cung ứng có thể đưa ra những dự đoán sáng suốt.
IoT mang tới cho doanh nghiệp những lợi ích gì?
Tăng tốc độ đổi mới
Internet vạn vật mang tới cho các doanh nghiệp khả năng tiếp cận với những phân tích nâng cao để khám phá các cơ hội mới Ví dụ: các doanh nghiệp có thể tạo ra những chiến dịch tiếp thị nhằm mục tiêu chuẩn xác bằng cách thu thập dữ liệu về hành vi của khách hàng.
Việc liên tục giám sát cơ sở hạ tầng kỹ thuật số cũng như vật lý có thể tối ưu hóa hiệu suất, cải thiện mức độ hiệu quả và giảm bớt rủi ro an toàn Ví dụ: dữ liệu được thu thập từ một thiết bị giám sát tại chỗ có thể kết hợp với dữ liệu phần cứng và phiên bản firmware để tự động lên lịch cập nhật hệ thống.
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP VÀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH
Hiện nay, mặc dù khái niệm IoT đã trở nên khác quen thuộc và được dụng nhiều trong lĩnh vực đời sống con người, đặc biệt ở các nước phát triển có nền khoa học công nghệ tiên tiến Tuy nhiên, những công nghệ này vẫn chưa được áp dụng một cách rộng rãi ở nước ta do những điều kiện về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng. Song vẫn hứa hẹn một tương lai đầy triển vọng cho các nhà nghiên cứu, cho những mục đích phát triển đầy tiềm năng Được sự định hướng và chỉ dẫn của Thạc sĩ Cồ Như Văn em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu thiết kế mô hình giám sát năng lượng trong khu công nghiệp ”
Với thiết bị giám sát điện năng từ xa, chúng ta có thể nhìn thấy các thông số của hệ thống điện như điện áp, tần số, công suất, hệ số công suất của nhà máy mà không cần phải có mặt tại nhà máy Chúng ta có thể dùng máy tính hoặc thiết bị di động là có thế quan sát được các thông số của hệ thống điện nhà máy của mình Hệ thống giám sát điện năng giúp nhà máy đánh giá sự tiêu thụ điện năng để thực hiện tiết kiệm chi phí và năng lượng.
Các phương pháp giám sát điện năng trước đây thông qua internet như dùng module sim kết hợp RS232 theo phương thức truyền thông Modbus RTU, tuy nhiên thực tế mạng GSM sẽ gặp phải những khó khăn như việc bị trễ tin nhắn do nghẽn mạng, hay những nơi có sóng GSM yếu Những phương pháp khác như dùng Acuview giám sát qua đồng hồ đo điện năng đa năng Mutimeter ACUVIM hoặc giám sát điện năng sử dụng PLC S7-400 thông qua giao diện WINCC đều có giá thành cao rất tốn kém Để khắc phục các nhược điểm này đề tài “Giám sát và quản lí năng lượng qua internet” nghiên cứu việc giao tiếp các thiết bị điện qua Internet dùng công nghệ IoT, góp phần hỗ trợ cho giám sát và quản lí năng lượng từ xa mà không bị hạn chế về khoảng cách truyền.
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ GIẢI PHÁP
2.2.1 Các chuẩn truyền dữ liệu
2.2.1.1 Giao tiếp I2C a, Giới thiệu Đầu năm 1980 Phillips đã phát hiện một chuẩn giao tiếp 2 dây được gọi là I2C Đây là đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau I2C mặc dù được phát triển bởi Phiilips, nhưng nó được rất nhiều các nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng I2C trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển Bus I2C được sử dụng làm bus giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều các loại IC khác nhau như các loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM … chip nhớ như: RAM, EEPROM, bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự (DAC), IC điều khiển LCD, LED…
Hình 2.1 Sơ đồ giao tiếp I2C giữa master và slave b, Đặc điểm giao tiếp I2C
Một giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) SDA là đường truyền dữ liệu 2 hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ để đồng bộ và chỉ theo một hướng Như hình vẽ ở trên, khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào đường bus I2C thì chân SDA của nó sẽ nối với SDA của bus, chân SCL sẽ nối với chân SCL
Theo hình trên có nhiều thiết bị cùng được kết nối vào một bus I2C, mỗi thiết bị sẽ được nhận ra bởi một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ tớ tồn tại trong suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị có thêt hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có thể vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận còn phụ thuộc vào việc thiết bị đó là chủ (master) hay tớ (slave).
Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2C, ngoài một chỉ (duy nhất) để phân biệt, nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hợp tớ Khi giữa hai thiết bị chủ tớ giao tiếp thì thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống và quản lý địa chỉ của thiết bị slave trong suốt quá trình giao tiếp Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị động trong việc giao tiếp
Hình 2.2 Giao tiếp đường truyền giữa master và slave
2.2.1.2 Chế độ hoạt động (tốc độ truyền)
Các bus I2C có thể hoạt động ở ba chế độ khác nhau:
Chế độ tiêu chuẩn (Standard mode)
Chế độ nhanh (Fast mode)
Chế độ cao tốc (High-Speed mode)
- Đây là chế độ tiêu chuẩn ban đầu được phát hành vào đầu những năm 80.
- Nó có tốc độ dữ liệu tối đa 100kbps.
- Nó sử dụng 7-bit địa chỉ, 112 địa chỉ tớ.
Tăng cường hoặc chế độ nhanh
-Tốc độ dữ liệu được tăng lên đến 400 kbps
- Chân SCL và SDA của một thiết bị tớ I2C ở trạng thái cao khi không cấp nguồn.
Chế độ cao tốc (High-speed)
Chế độ này được tạo ra chủ yếu để tăng tốc độ lên 36 lần nhanh hơn so với tốc độ tiêu chuẩn.
Một bus I2C có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau:
Một chủ nhiều tớ (one master – multi slave)
Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master – Multi slave)
Dù ở chế độ nào, một giao tiếp I2C đều dựa vào quan hệ chủ tớ.
Trình tự truyền bit trên đường truyền
Bước 1: Thiết bị chủ tạo một điều kiện start Điều kiện này thông báo cho tất cả các thiết bị tớ chuẩn bị nhận dữ liệu trên đường truyền
Bước 2: Thiết bị chủ gửi địa chỉ của thiết bị tớ mà thiết bị chủ muốn giao tiếp và cờ đọc ghi dữ liệu
Bước 3: Khi thiết bị tớ trên bus I2C có địa chỉ đúng với địa chỉ mà thiết bị chủ gửi sẽ phản hồi lại bằng một xung ACK
Bước 4: Giao tiếp giữa thiết bị chủ và tớ trên bus dữ liệu bắt đầu Cả chủ và tớ đều có thể nhận hoặc truyền dữ liệu tùy thuộc vào việc truyền thông là đọc hay ghi Bộ truyền gửi 8bit tới bộ nhận Bộ nhận phản hồi với một bit ACK.
Bước 5: Để kết thúc quá trình giao tiếp, thiết bị chủ tạo ra một điều kiện stop.
UART (Universal Asynchronous Receive/Transmit) là chuẩn giao tiếp truyền nhận dữ liệu không đồng bộ Đây là chuẩn giao tiếp phổ biến và dễ sử dụng, thường dùng trong giao tiếp giữa vi điều khiển với nhau hoặc các thiết bị khác.
UART chuyển đổi dữ liệu nối tiếp và song song Một chiều, UART chuyển đổi dữ liệu song song bus hệ thống ra dữ liệu nối tiếp để truyền đi Một chiều khác, UART chuyển đổi dữ liệu nhận được dạng dữ liệu nối tiếp thành dạng dữ liệu song song cho CPU có thể đọc vào bus hệ thống
UART của PC hỗ trợ cả hai kiểu giao tiếp đồng thời và không giao tiếp đồng thời.Giao tiếp đồng thời tức là UART có thể gửi và nhận dữ liệu vào cùng một thời điểm Còn giao tiếp không đồng thời là chỉ có một thiết bị có thể truyền dữ liệu.
Giao tiếp không đồng thời được thực hiện khi mà cả 2 chiều chia sẻ một đường dẫn hoặc nếu có 2 đường nhưng cả 2 thiết bị chỉ giao tiếp qua một đường ở cùng một thời điểm.
Thêm vào đường dữ liệu, UART hỗ trợ chuẩn RS232 và tín hiệu điều khiển như RTS, CTS, DTR, DCR, RT và CD. Để thuận tiện, các chương trình gửi và nhận dữ liệu trong định dạng không đồng bộ, PC và nhiều vi xử lí khác có một bộ phận gọi là UART (universal asynchronous receiver/transmitter: truyền/nhận không đồng bộ).
Rất nhiều vi điều khiển hiện nay đã được tích hợp UART, vì vấn đề tốc độ và độ tiện dụng của UART không thể so sánh với các giao tiếp mới hiện nay nên các dòng PC và Laptop đời mới không còn tích hợp cổng UART Nếu giao tiếp SPI và I2C có một dây truyền dữ liệu và một dây được sử dụng để truyền xung clock để đồng bộ trong giao tiếp UART không có dây SCL, vấn đề được giải quyết khi mà việc truyền UART được dùng giữa hai vi xử lý với nhau, đồng nghĩa với việc mỗi vi xử lý có thể tạo ra xung clock cho chính nó sử dụng. Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit được gửi đi, sau đó các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit.
Các thông số cơ bản trong truyền nhận UART
-Baund rate (tốc độ baund): Khoảng thời gian truyền 1 bit Phải được cài đặt giống nhau ở gửi và nhận.
-Frame (khung truyền): Khung truyền quy định về số bit trong mỗi lần truyền.
-Start bit: là bit đầu tiên được truyền trong 1 Frame.Báo hiệu cho thiết bị nhận có một gói dữ liệu sắp được truyền đến Là bit bắt buộc.
-Data: là dữ liệu cần truyền Bit có trọng số nhỏ nhất LSB được truyền trước sau đó đến bit MSB
-Partity bit: kiểm tra dữ liệu truyền có đúng không.
-Stop bit: là 1 hoặc các bit báo cho thiết bị rằng các bit đã được gửi xong Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền nhằm đảm bảo tính chính xác của dữ liệu.
2.2.3 Phương thức giao tiếp RS-485
RS485 là một phương thức giao tiếp được ứng dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp, viễn thông, POS… Đặc biệt, RS485 được sử dụng nhiều trong các môi trường nhiễu do phạm vi đường truyền rộng lớn, đường cáp truyền đi quá lại quá dài trong môi trường nhiễu Không chỉ dừng lại ở đó, RS485 cũng được ứng dụng nhiều trong hệ thống máy tính, điều khiển, PLC hay cảm biến thông minh…
RS485 hay được biết đến với tên gọi đầy đủ là chuẩn giao tiếp RS485 hay cáp RS485, đây là phương thức giao tiếp kết nối với máy tính và các thiết bị khác. RS485 không chỉ đơn thuần là giao diện đơn lẻ mà nó chính là tổ hợp truyền thông có khả năng tạo ra các mạng đơn giản của nhiều thiết bị.
Chuẩn giao tiếp RS485 có thể kết nối max lên đến 32 thiết bị trên một cặp dây đơn và một hệ thống dây nối đất ở khoảng cách lên đến 1200m.
Cáp RS485 được cấu tạo rất đơn giản, chỉ từ các sợi dây được xoắn lại với nhau theo từng cặp Tuy nhiên, chính cấu tạo này lại sinh ra một nhược điểm nghiêm trọng, khi hiện tượng nhiễu xuất hiện ở 1 cặp dây thì ngay lập tức cặp dây khác cũng sẽ bị Điều này dẫn đến điện áp hoạt động giữa 2 dây sẽ không có quá nhiều sự chênh lệch, bộ phận thu của RS485 vẫn có thể nhận được tín hiệu vì bộ thu đã loại bỏ hết được hiện tượng nhiễu.
Nguyên lý hoạt động của RS485 là gì?
CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG
Phần cứng gồm những thiết bị sau:
Thiết bị đầu vào: nút nhấn, ổ cắm thiết bị
Thiết bị đầu ra: LCD
Thiết bị đo điện năng: PZEM004T
Thiết bị điều khiển trung tâm: Node MCU ESP32
Các chuẩn truyền dữ liệu: UART, I2C, WIFI, RS485
ESP32 là một series các vi điều khiển trên một vi mạch giá rẻ, năng lượng thấp có tích hợp WiFi và dual-mode Bluetooth (tạm dịch: Bluetooth chế độ kép) Dòng ESP32 sử dụng bộ vi xử lý Tensilica Xtensa LX6 có hai biến thể lõi kép và lõi đơn, và bao gồm các công tắc antenna tích hợp, RF balun, bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại thu nhiễu thấp, bộ lọc và module quản lý năng lượng.
ESP32 được chế tạo và phát triển bởi Espressif Systems, một công ty Trung Quốc có trụ sở tại Thượng Hải, và được sản xuất bởi TSMC bằng cách sử dụng công nghệ 40 nm ESP32 là sản phẩm kế thừa từ vi điều khiển ESP8266.
Hình 2.10 Cấu hình của ESP32 CPU
CPU: Xtensa Dual-Core LX6 microprocessor.
Tốc độ xử lý từ 160 MHz đến 240 MHz
Tốc độ xung nhịp từ 40 Mhz ÷ 80 Mhz (có thể tùy chỉnh khi lập trình)
RAM: 520 Kb SRAM liền chip Trong đó 8 Kb RAM RTC tốc độ cao – 8
Kb RAM RTC tốc độ thấp (dùng ở chế độ DeepSleep).
Hỗ trợ 2 giao tiếp không dây
Bluetooth: v4.2 BR/EDR và BLE
Hỗ trợ tất cả các loại giao tiếp
2 bộ chuyển đổi số sang tương tự (DAC) 8 bit
18 kênh bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) 12bit.
3 cổng giao tiếp SPI (1 cổng cho chip Flash)
10 kênh ngõ ra điều chế độ rộng xung (PWM)
SD card/SDIO/MMC host
Ethernet MAC hỗ trợ chuẩn: DMA và IEEE 1588
Cảm biến tích hợp trên chip ESP32
1 cảm biến Hall (cảm biến từ trường)
1 cảm biến đo nhiệt độ
Cảm biến chạm (điện dung) với 10 đầu vào khác nhau.
Hỗ trợ tất cả các tính năng bảo mật chuẩn IEEE 802.11, bao gồm WFA, WPA/WPA2 và WAPI
Khởi động an toàn (Secure boot)
Mã hóa flash (Flash encryption)
1024-bit OTP, lên đến 768-bit cho khách hàng
Tăng tốc phần cứng mật mã: AES, SHA-2, RSA, mật mã đường cong elliptic (ECC – elliptic curve cryptography), bộ tạo số ngẫu nhiên (RNG – random number generator)
Số cổng GPIO: 36 Ứng dụng
Module được dùng nhiều trong các ứng dụng thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị qua WiFi, Bluetooth.
Sử dụng cho các ứng dụng tiết kiệm năng lượng, điều khiển mạng lưới cảm biến, mã hóa hoặc xử lí tiếng nói, xử lí Analog-Digital trong các ứng dụng phát nhạc, hoặc với các file MP3…
Module cũng có thể dùng cho các thiết bị điện tử đeo tay như đồng hồ thông minh…
Sơ đồ chân của ESP32
Chip ESP32 bao gồm 48 chân với nhiều chức năng khác nhau Không phải tất cả các chân đều lộ ra trrên các module ESP32 và một số chân không thể được sử dụng.
Mặc dù bạn có thể định nghĩa các thuộc tính chân trên phần mềm, nhưng có các chân được gán theo mặc định như trong hình sau (đây là ví dụ cho module ESP32DEVKIT V1 DOIT có 36 chân – vị trí chân có thể thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất).
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ESP32
GPIO từ 34 đến 39 là các chân chỉ đầu vào Các chân này không có điện trở kéo lên hoặc kéo xuống bên trong Chúng không thể được sử dụng làm đầu ra, vì vậy chỉ sử dụng các chân này làm đầu vào:
Chân tích hợp Flash trên ESP32
GPIO 6 đến GPIO 11 dùng để kết nối Flash SPI trên chip ESP-WROOM-32, không khuyến khích sử dụng cho các mục đích sử dụng khác.
Chân cảm biến điện dung
ESP32 có 10 cảm biến điện dung bên trong Các cảm biến này có thể phát hiện được sự thay đổi về điện áp cảm ứng trên các chân GPIO Các chân cảm ứng điện dung cũng có thể được sử dụng để đánh thức ESP32 khỏi chế độ ngủ sâu (deep sleep).
Các chân ESP32 này có chức năng như 1 nút nhấn cảm ứng, có thể phát hiện sự thay đổi về điện áp cảm ứng trên chân.
Các cảm biến cảm ứng bên trong đó được kết nối với các GPIO sau:
Bộ chuyển đổi tương tự sang số ADC (Analog to Digital Converter)
ESP32 có 18 kênh đầu vào ADC 12 bit (trong khi ESP8266 chỉ có 1 kênh ADC 10 bit) Đây là các GPIO có thể được sử dụng làm ADC và các kênh tương ứng:
Các kênh đầu vào ADC có độ phân giải 12 bit Điều này có nghĩa là bạn có thể nhận được các giá trị tương tự từ 0 đến 4095, trong đó 0 tương ứng với 0V và 4095 đến 3,3V Bạn cũng có thể thiết lập độ phân giải cho các kênh thông qua chương trình (code).
Bộ chuyển đổi số sang tương tự DAC (Digital to Analog Converter)
Có 2 kênh DAC 8bit trên ESP32 để chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự Các kênh này chỉ có độ phân giải 8 bit, nghĩa là có giá trị từ 0 ÷ 255 tương ứng với 0 ÷ 3.3V Đây là các kênh DAC:
Các chân thời gian thực RTC
Các chân này có tác dụng đánh thức ESP32 khi trong chế độ ngủ sâu (Low Power Mode) Sử dụng như 1 chân ngắt ngoài.
ESP32 LED PWM có 16 kênh độc lập có thể được cấu hình để tạo tín hiệu PWM với các thuộc tính khác nhau Tất cả các chân có thể hoạt động như đầu ra đều có thể được sử dụng làm chân PWM (GPIO từ 34 đến 39 không thể tạo PWM). Để xuất PWM, bạn cần định nghĩa các thông số này trong code:
Chân GPIO xuất tín hiệu ra
ESP32 có hai kênh I2C và bất kỳ chân nào cũng có thể được đặt làm SDA hoặc SCL Khi sử dụng ESP32 với Arduino IDE, các chân I2C mặc định là:
Theo mặc định, ánh xạ chân cho SPI là:
SPI MOSI MISO CLK CS
VSPI GPIO 23 GPIO 19 GPIO 18 GPIO 5
HSPI GPIO 13 GPIO 12 GPIO 14 GPIO 15
Tất cả các chân ESP32 đều có thể sử dụng ngắt ngoài.
Môi trường lập trình ESP32
ESP32 có thể được lập trình trong các môi trường lập trình khác nhau Bạn có thể dùng:
2.3.2 Module Đo Điện AC Đa Năng Giao Tiếp UART PZEM004T
THÔNG SỐ MODULE ĐO ĐIỆN AC ĐA NĂNG
Đo các thông số điện (điện áp, dòng điện, công suất hoạt động, năng lượng)
Báo động quá tải (trên ngưỡng báo động điện, đèn flash nguồn và còi kêu bíp báo động).
Cài đặt ngưỡng báo động nguồn
Lưu trữ dữ liệu khi tắt nguồn (lưu trữ năng lượng tích lũy trước khi tắt nguồn)
Hiển thị điện áp, dòng điện công suất hoạt động
Giao tiếp nối tiếp (với giao tiếp TTL, nó có thể giao tiếp với một loạt các thiết bị đầu cuối thông qua các chân, đọc và thiết lập thông số).
Điện áp đo và hoạt động: 80 ~ 260VAC / 50 – 60Hz, sai số 0.01
Dòng điện đo và hoạt động: 0 ~ 100A, sai số 0.01
Công suất đo và hoạt động: 0 ~ 23000W
Năng lượng đo và hoạt động: 0~9999kWh.
Giao tiếp UART mức logic TTL 5VDC baudrate mặc định 9600, 8, 1.
Có opto cách ly an toàn giữa mạch đo và mạch nhận tín hiệu UART.
Lưu giữ thông số năng lượng tiêu thụ trong bộ nhớ.
Có nút Reset, nhấn giữ 5 giây để xóa các thông số về 0.
Kích thước: 30 x 75 mm phân 230; 02 chuyển đổi sang thập phân 2, điện áp hiện tại Giá trị là 230.2V.
Sơ đồ khối chức năng
Hình 3.1 Sơ đồ khối chức năng PZEM-004T-100A
Sơ đồ nối dây (Wiring diagram)
1 Kết nối phần cứng theo sơ đồ nối dây.
Hình 3.2 Sơ đồ đấu dây PZEM-004T-100A
Hệ thống được chia thành hai phần: dòng điện và điện áp cho phép đặt thiết bị đầu vào và các dây giao tiếp nối tiếp, theo nhu cầu thực tế, với chân TTL khác nhau hoàn toàn có thể giao tiếp với các thiết bị khác nhau.
2.3.2.2 Giao diện màn hình hiển thị
Màn hình chia làm 6 vị trí hiển thị: điện áp, dòng điện, năng lượng, công suất, tần số, cosphi.
Hiển thị điện áp tại thời điểm hiện tại
Hiển thị dòng điện tải, sử dụng cho dòng điện từ 10mA trở lên.
Hiển thị điện năng tiêu thụ hiện tại, có thể quan sát quá trình tích lũy trực tiếp
Hiển thị công suất tải hiện tại, dùng cho công suất cao từ 1W trở lên.
Hiển thị cosphi và tần số
2.3.2.3 Giao th c truy n thôngức truyền thông ền thông a Lớp vật lý giao thức.
Tầng vật lý sử dụng UART để TTL giao tiếp truyền thông Tốc độ baud là 9600,8bit dữ liệu, 1 ngăn chặn bit.
Tầng ứng dụng sử dụng Modbus-RTU giao thức để giao tiếp Hiện tại, nó chỉ hỗ trợ chức năng mã như 0x03 (Đọc Giữ Đăng Ký), 0x04 (Đọc Đầu Vào Đăng Ký), 0x06 (Viết Đơn Đăng Ký), 0x41 (Hiệu Chuẩn), 0x42 (Thiết Lập Lại năng lượng). v v.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO PHẦN CỨNG VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHO HỆ THỐNG
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3.4 Sơ đồ khối của hệ thống Chức năng các khối:
- Khối đo điện năng: đo các thông số điện áp, dòng điện, công suất tải, tần số, cosphi, lượng điện năng tiêu thụ.
- Khối ngõ vào: các tải từ thiết bị điện được đưa vào với mục đích giám sát điện năng.
- Khối hiển thị: hiển thị các giá trị đo được trên màn hình LCD.
- Khối xử lý trung tâm: Xử lý các giá trị nhận được, gửi dữ liệu lên webpage.
- Khối nguồn: cung cấp nguồn để toàn mạch hoạt động.
PZEM004T có thiết kế nhỏ gọn, tối ưu, hỗ trợ giao tiếp UART dùng để kết nối truyền dữ liệu tới ESP32 nhằm giám sát từ xa các thông số điện năng Để giám sát điện năng ba thiết bị cần sử dụng ba module PZEM004T Tuy nhiên
MCU ESP32 hoạt động ở điện năng 3.3V trong khi module PZEM004T hoạt động mức 5V nên cần sử dụng thêm module để chuyển từ mức điện thế từ 5V xuống 3.3V để cùng mức tín hiệu mới có thể giao tiếp được
Các thiết bị điện được đo điện năng và giám sát từ xa thông qua ổ cắm được gắn cố định trên board Khi cần giám sát điện năng của thiết bị nào thì cắm thiết bị điện đó vào ổ cắm Đề tài này giám sát điện năng cho ba thiết bị nên sử dụng ba ổ cắm cho khối ngõ vào.
Khối xử lý trung tâm
Sử dụng vi điều khiển miodule NodeMCU ESP32 kết nối với các thiết bị ngoại vi. Sau đó giám sát dữ liệu thu thập được từ các module PZEM004T thông qua websever.
Khối hiển thị Để dễ dàng theo dõi các thông số đo được ta sẽ hiển thị giá trị điện áp, dòng điện, điện năng, và công suất trên màn hình LCD 20 x 4 ở trên trạm master và LCD LCD
Nguồn điện xoay chiều 220-240VAC được dùng để cấp cho khối ngõ vào và nguồn
Nguồn 5V được chuyển đổi từ nguồn xoay chiều AC, được cấp nguồn cho các module PZEM004T, LCD, I2C, MCU ESP32.
Tên Điện áp cung cấp Dòng điện tối đa
NodeMCU ESP32 2.2VDC – 3.6VDC 120mA
Module I2C 2.5-6V DC 200àA Ổ cắm 1 250VAC 100A Ổ cắm 2 250VAC 100A Ổ cắm 3 250VAC 100A
CHẾ TẠO PHẦN CỨNG
Để thực hiện đề tài “Giám sát năng lượng từ xa” Ta cần thi công mạch PCB và lắp vào mô hình thiết bị một cách an toàn, gọn gàng Sau đó lập trình giao diện và đẩy dữ liệu lên Webserver.
3.2.1 Danh sách các linh ki nệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua
STT Tên linh kiện Giá trị đầu vào
6 Ốc vít, dây điện, dây nguồn, chui cắm Hình 3.6 Bâng thông số PZEM004T 3.2.2 S đ nguyên lí m chơ đồ nguyên lí mạch ồ nguyên lí mạch ạch Để thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch thì hiện nay có các phần mềm như: Altium, Designer, Orcad, Proteus, Kicad … Trong số các phần mềm thì EasyEDA là phầm mềm em lựa chọn Việc thiết kế trở nên thuận tiện và nhanh chóng hơn.
Các linh kiện đươc sắp xếp ở vị trí thuận tiện cho việc đi dây được dễ dàng.
Hình 3.7 Sơ đồ mạch trạm slave b Mạch master
Hình 3.8 Sơ đồ mạch trạm master
3.2.3 S đ m ch in PCB ơ đồ nguyên lí mạch ồ nguyên lí mạch ạch a, Mạch slave
Hình 3.9 Mạch PCB trạm slave b Mạch master
Hình 3.10 Mạch PCB trạm master
LẮP ĐẶT MẠCH VÀ KIỂM TRA
Ba bảng mạch slave và bảng mạch master được gắn cố định trên tấm thép Nguồn 220V AC cấp cho mạch điều khiển được nối thông qua jack cắm nguồn.
Nguồn hoạt động ổn định, nguồn 5VDC cấp đủ cho các module trong mạch điều khiển.
Tiến hành lắp ráp các module còn lại
Các module LCD, MCU đã được hàn trên mạch PCB được vặn ốc cố định trên hộp.
LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
3.4.1 Lưu đồ giải thuật a, Lưu đồ thuật toán chương trình đo điện năng tiêu thụ
Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán chương trình đo điện năng tiêu thụ
Thuật toán chương trình được thể hiện trên hình Chương trình bắt đầu bằng việc khởi tạo các đầu vào ra Đo dòng điện, điện áp, công suất, lượng điện tiêu thụ, cosphi, tần số. b Lưu đồ thuật toán chương trình trạm slave
Hình 3.13 Lưu đồ thuật toán chương trình trạm slave
Chương trình bắt đầu bằng việc kết nối tới cảm biến đo, sau đó gửi dữ liệu lên máy tính bằng kết nối USB ((Universal Serial Bus) Các trạm slave sẽ gửi dữ liệu đến trạm master từ xa thông qua kết nối RS-485. c.Lưu dồ thuật toán chương trình trạm chủ từ xa
Khi khởi động, trạm master từ xa sẽ thực hiện kết nối tới một điểm truy cập AP (Access Point) được cài đặt sẵn Nếu kết nối thành công sẽ đợi kết nối từ các Slave. Khi đã xác định được trạm slave nào thì server sẽ gửi lại dữ liệu lại cho slave dưới dạng website.
Hình 3.14 Lưu dồ thuật toán chương trình trạm chủ từ xa
3.4.2 Giới thiệu phần mềm cho vi điều khiển
3.4.2.1 Giới thiệu phần mềm lập trình a, Giới thiệu phần mềm lập trình Arduino IDE
Phần mềm Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên các hệ thống điều hành phổ biến hiện nay là Windows, OSX, Linux Do tính chất mã nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng.
Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++ Và ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng có thể nhúng thêm code vào chương trình nếu muốn. b, Cài đặt Arduino IDE
Bước 1: Truy cập địa chỉ http://arduino.cc/en/Main/Software/ Đây là nơi lưu trữ cũng như cập nhật các bản IDE của Arduino Bấm vào mục WINDOW ZIP file for non admin install như hình minh họa.
Bạn sẽ được chuyển đến một trang mời quyền góp tiền để phát triển phần mềm cho Arduino, tiếp tục bấm JUST DOWNLOAD để bắt đầu tải.
Bước 2: Sau khi download xong, các bạn bấm chuột phải vào file vừa download arduino-1.6.4-windows.zip và chọn “Extract here” để giải nén.
Bước 3: Copy thư mục arduino-1.6.4 vừa giải nén đến nơi lưu trữ.
Bước 4: Chạy file trong thư mục arduino-1.6.4\ để khởi động Arduino IDE
Cài đặt Driver Để máy tính của bạn và board Arduino giao tiếp được với nhau, chúng ta cần phải cài đặt driver trước tiên.
Nếu bạn dùng Windows 8, trong một số trường hợp Windows không cho phép bạn cài Arduino driver (do driver không được kí bằng chữ kí số hợp lệ) Do vậy bạn cần vào Windows ở chế độ Disable driver signature enforcement thì mới cài được driver
Xem hướng dẫn thực hiện tại bài viết Disabling Driver Signature on Windows
8 của SparkFun. Đầu tiên, các bạn chạy file arduino-1.6.4\drivers\dpinst-x86.exe (Windows x86) hoặc arduino-1.6.4\drivers\dpinst-amd64.exe (Windows x64) Cửa sổ “Device Driver Installation Wizard” hiện ra, các bạn chọn Next để tiếp tục.
Khi có yêu cầu xác nhận cài đặt driver, chọn “Install”
58 Đợi khoảng 10 giây trong lúc quá trình cài đặt diễn ra …
Quá trình cài đặt đã hoàn tất Bấm “Finish” để thoát.
Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help) Phía dưới là các icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu tả như sau:
Bạn sẽ viết các đoạn mã của mình tại đây Tên chương trình của bạn được hiển thị ngay dưới dãy các Icon, ở đây nó tên là “Blink” Để ý rằng phía sau tên chương trình có một dấu “§” Điều đó có nghĩa là đoạn chương trình của bạn chưa được lưu lại.
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây Để ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng Luôn chú ý tới mục này bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, bạn sẽ không thể upload được code của mình.
Khi lập trình, các bạn cần chọn port (cổng kết nối khi gắn board vào) và board (tên board mà bạn sử dụng) Giả sử, bạn đang dùng mạch Arduino Uno, và khi gắn board này vào máy tính bằng cáp USB nó được nhận là COM4 thì bạn chỉnh như thế này là có thể lập trình đươc nhé.
64 d, Lập trình ESP32 bằng Arduino IDE
Cài đặt Thư viện ESP32 trong Arduino IDE
Sau khi cài đặt phiên bản Arduino IDE mới nhất, hãy nhấp vào biểu tượng ArduinoIDE và mở nó.
Sau đó nhấp chuột và tệp và đi đến tùy chọn.
Dán liên kết này vào URL https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
Nếu bạn đã có các bảng khác trong URL trình quản lý bảng bổ sung này, bạn có thể phân tách chúng bằng dấu phẩy và bạn có thể sử dụng bao nhiêu bảng bạn muốn.
Liên kết này là một gói hỗ trợ quản trị của hội đồng phát triển Sau đó nhấp vào Ok.
Bây giờ bạn cần cài đặt thư viện của ESP32 trong Arduino IDE Để cài đặt thư việnESP32 trong Arduino IDE, hãy vào công cụ >> board và nhấp vào board manager như hình: d, Lập trình web
HTML là viết tắt của cụm từ Hyper Text Markup Language, có nghĩa là “Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản” HTML được dùng để thiết lập trang web Vì mỗi website có thể chứa nhiều trang nội dung nên mỗi trang sẽ là một tài liệu HTML.
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
Bước 1: Cắm lần lượt các adapter nguồn cho 4 board mạch.
Bước 2: Sau đó lần lượt bật các switch từ board slave 1 đến slave 3 Tiếp theo bật switch board mạch master.
Bước 3: Sau đó kết nối wifi đến board master
Bước 4: Cắm nguồn các tải cần sử dụng để đo Các thông số sẽ được hiển thị trên các LCD của các trạm slave mà master
Bước 5: Giám sát các thông số qua web
Hình 3.15 Quy trình thao tác sử dụng thiết bị
KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
KẾT LUẬN
Đề tài “Giám sát năng lượng từ xa trong khu công nghiệp” đã giám sát điện năng đông thời qua 3 thiết bị qua Internet Có thể giám sát từ xa.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Đề mở rộng đề tài, thêm nhiều ứng dụng trong đời sống, có thể giám sát nhiều thiết bị khác nhau cùng lúc, thêm hệ thống bảo vệ, xử lý các sự cố quá tải, quá áp trực tiếp bằng việc điều khiển từ xa qua Internet.
