thiết kế hệ thống giám sát mực ống nước và điều khiển cửa đập tự động

Măc đích cąa đà tài: Xây dựng há tháng giám sát, quÁn lí, l°u trā giá trị mực n°ãc khi v°āt ng°ÿng an toàn kÁt nái vãi ćng dăng đián tho¿i và điÃu khiÅn đóng mç cÿa đÁp n°ãc tự đáng khi

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

GVHD: SVTH:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MỰC NƯỚC

VÀ ĐIỀU KHIỂN CỬA ĐẬP TỰ ĐỘNG

ThS TRẦN THỊ QUỲNH NHƯ ĐOÀN HUY TÀI

đồ án

TR¯âNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M Kþ THU¾T TP Hà CHÍ MINH

KHOA ĐIÞN – ĐIÞN Tþ B Þ MÔN Kþ THU¾T MÁY TÍNH – VIÄN THÔNG

***

Đà ÁN TÞT NGHIÞP ĐÀ TÀI:

GVHD: SVTH: MSSV:

ThS TrÁn Thß Quỳnh Nh° Đoàn Huy Tài

19119217

Tp H á Chí Minh – 06/2024

đồ án

PHI ¾U GIAO NHIÞM Vþ Đà ÁN TÞT NGHIÞP

1 Thông tin sinh viên

2 Thông tin đÁ tài

Tên cąa đà tài: ThiÁt kÁ há tháng giám sát mực n°ãc và điÃu khiÅn cÿa đÁp tự đáng Măc đích cąa đà tài: Xây dựng há tháng giám sát, quÁn lí, l°u trā giá trị mực n°ãc khi v°āt ng°ÿng an toàn kÁt nái vãi ćng dăng đián tho¿i và điÃu khiÅn đóng mç cÿa đÁp n°ãc tự đáng khi đ¿t ng°ÿng báo đáng thông qua mô hình đÁp n°ãc thu nhß Đã án tát nghiáp đ°āc thực hián t¿i: Bá môn Đián Tÿ Vißn Thông, Khoa Đián - Đián Tÿ, Tr°ång Đ¿i Học S° Ph¿m Kỹ ThuÁt Thành Phá Hã Chí Minh

Thåi gian thực hián: Tĉ ngày&&&&&&&& đÁn&&&&&&&&&&

3. L ãi cam đoan cāa sinh viên

Tôi – Đoàn Huy Tài cam đoan ĐATN là công trình nghiên cću cąa bÁn thân tôi d°ãi sự h°ãng d¿n cąa ThS TrÅn Thị Quỳnh Nh°

Các kÁt quÁ công bá trong ĐATN là trung thực và không sao chép tĉ bÃt kỳ công

trình nào khác

SV thực hián đã án Đoàn Huy Tài Giáo viên h°ãng d¿n xác nhÁn và mćc đá hoàn thành và cho phép đ°āc bÁo vá: &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

L âI CÀM ¡N

ĐÅu tiên em xin đ°āc gÿi låi cÁm ¢n chân thành đÁn các quý thÅy cô trong Khoa Đián – Đián Tÿ đã hÁt lòng truyÃn đ¿t nhāng kiÁn thćc quý báu tĉ c¢ bÁn đÁn chuyên môn ĐiÃu này đã giúp em có đ°āc mát c¢ sç lý thuyÁt vāng chÃc, là nÃn tÁng giúp em thực hián đà tài nghiên cću này và cũng là chuẩn bị hành trang cho em khi b°ãc vào môi tr°ång làm viác

Đặc biát nhÃt, em xin gÿi låi cÁm ¢n sâu sÃc đÁn ThS TrÅn Thị Quỳnh Nh°, cô là mát ng°åi giÁng viên tÁn tình, đÅy nhiát huyÁt đã dành thåi gian ra đÅ h°ãng d¿n và giúp đÿ em trong quá trình thực hián đà tài này Ngay tĉ lúc bÃt đÅu làm đà tài cô đã đ°a ra các định h°ãng, góp ý giúp em nhÁn định rõ h°ãng đi cąa đà tài đÅ thực hián mát cách đúng tiÁn đá và thuÁn lāi nhÃt

Dù cho có nhāng h¿n chÁ và mặt thåi gian, kinh nghiám nh°ng em đã nß lực hÁt mình đÅ hoàn tÃt đà tài cąa mình BÁn thân em cÁm thÃy rằng đã án còn nhiÃu khía c¿nh ch°a đ°āc tái °u do đó em rÃt mong nhÁn đ°āc nhāng sự góp ý, đánh giá, hß trā tĉ quý thÅy cô đÅ có thÅ hoàn thián và phát triÅn đà tài này trên ćng dăng thực tÁ

Em xin chân thành cÁm ¢n!

Sinh viên thực hián đà tài

Đoàn Huy Tài đồ án

M þC LþC

PHIÀU GIAO NHIàM VĂ Đâ ÁN TàT NGHIàP i

LäI CÀM ¡N ii

DANH MĂC CHĀ VIÀT TÂT vi

DANH MĂC HÌNH ÀNH viii

DANH MĂC BÀNG viii

TÓM TÂT xi

CH¯¡NG 1: GIâI THIàU 1

1.1 TäNG QUAN ĐÂ TÀI 1

1.2 MĂC TIÊU NGHIÊN CĆU 2

1.3 NHIàM VĂ NGHIÊN CĆU 3

1.4 GIâI H¾N ĐÂ TÀI 4

1.5 ĐàI T¯ĀNG NGHIÊN CĆU 4

2.1.3 Mát sá chuẩn kÁt nái Wifi 7

2.2 WIFI ESP8266 NODEMCU 9

2.3.2 CÃu t¿o và nguyên lý ho¿t đáng 15

2.3.3 S¢ đã chân và thông sá kỹ thuÁt 18

2.3.4 Ćng dăng 19

2.4 ĐàNG C¡ SERVO 20

2.4.1 Giãi thiáu 20

2.4.2 CÃu t¿o và nguyên lý ho¿t đáng 21

2.4.3 S¢ đã chân và thông sá kỹ thuÁt 22

3.1 YÊU CÄU THIÀT KÀ 31

3.2 S¡ Đâ KHàI VÀ NGUYÊN TÂC HO¾T ĐàNG 32

3.3 THIÀT KÀ TĈNG KHàI 33

3.3.1 ThiÁt kÁ phÅn mÃm 33

3.3.2 ThiÁt kÁ phÅn cćng 37

3.3.2.1 Khái nguãn 38

3.3.2.2 Khái thu nhÁn dā liáu 39

3.3.2.3 Khái xÿ lí trung tâm 39

TÀI LIàU THAM KHÀO 61PHĂ LĂC 65

đồ án

đồ án

RPM Revolutions Per Minute

đồ án

DANH M þC HÌNH ÀNH

Hình 2 1: Lịch sÿ phát triÅn các chuẩn kÁt nái WiFi qua tĉng năm [5] 8

Hình 2 2: Theo thć tự tĉ trái sang phÁi NodeMCU V0.9, NodeMCU V1.0 và Wemos D1 Mini [8] 10

Hình 2 3: Wemos D1 R2 và LoLin V3 NodeMcu Board [8] 10

Hình 2 4: Hình Ánh sÁn phẩm Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 [9] 12

Hình 2 5: S¢ đã chân Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 [10] 12

Hình 2 6: CÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [15] 15

Hình 2 7: Không có vÁt cÁn trong ph¿m vi cąa cÁm biÁn [12] 16

Hình 2 8: Các xung phát ra và phÁn hãi tĉ các chân khi không có vÁt cÁn [12] 16

Hình 2 9: Khi có vÁt cÁn tr°ãc cÁm biÁn [13] 17

Hình 2 10: Các xung khi phát ra và phÁn hãi tĉ các chân khi có vÁt cÁn [12] 17

Hình 2 11: S¢ đã chân cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [16] 18

Hình 3 2: L°u đã giÁi thuÁt phÅn mÃm 35

Hình 3 3: Demo giao dián ćng dăng đián tho¿i 37

đồ án

Hình 3 4: S¢ đã nguyên lí phÅn cćng 37

Hình 3 5: PhÁn x¿ sóng siêu âm cÁm biÁn HC-SR04 [29] 39

Hình 3 6: L°u đã giÁi thuÁt khái xÿ lí trung tâm 41

Hình 3 7: Hình Ánh că thÅ đá cao mực n°ãc trong hã [30] 43

Hình 3 8: Demo google sheet l°u trā dā liáu 44

Hình 3 9: Thåi gian đáng c¢ servo thông th°ång [17] 45

Hình 3 10: Mô hình đÁp n°ãc mini [31] 46

Hình 3 11: Mô hình đÁp n°ãc mini 47

Hình 3 12: Khái thu nhÁn dā liáu 47

Hình 3 13: Khái xÿ lí trung tâm 48

Hình 3 14: Khái đáng c¢ 48

Hình 4 1: Mô hình đÁp n°ãc mini kÁt nái vãi phÅn cćng 50

Hình 4 2: Giao dián phÅn mÃm khi ho¿t đáng 51

Hình 4 3: Thông báo ho¿t đáng trên Timeline 51

Hình 4 4: Cung cÃp n°ãc cho mô hình 52

Hình 4 5: HiÅn thị giao dián sau khi đ°āc cÃp n°ãc 52

Hình 4 6: Mực n°ãc và giao dián hiÅn thị tỉ lá 32,5% 53

Hình 4 7: Mực n°ãc và giao dián hiÅn thị ç tỉ lá 41,1% 53

Hình 4 8: Gia tăng mực n°ãc tãi v°āt ng°ÿng báo đáng 80% 55

Hình 4 9: Thông báo đ°āc hiÅn thị trên ćng dăng và giao dián nÃn cąa đián tho¿i 55Hình 4 10 Thông báo trên ćng dăng đián tho¿i và gÿi email trực tiÁp 56

Hình 4 11: Servo điÃu khiÅn quay góc 90 đá đÅ mç cÿa đÁp xÁ n°ãc 56

Hình 4 12 L°āng n°ãc đ°āc xÁ và cho đÁn giá trị an toàn và điÃu khiÅn servo và vị trí cũ đÅ đóng cÿa đÁp 57

Hình 4 13: Giá trị dā liáu đ°āc l°u tự đáng trên trang tính google sheet 58

đồ án

DANH M þC BÀNG

BÁng 2 1: BÁng tóm tÃt s¢ l°āc và các lo¿i module Wifi ESP8266 NodeMCU [8] 11

BÁng 2 2: Tác dăng tĉng chân cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [12] 18

BÁng 2 3: Thông sá kỹ thuÁt cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [14] 19

BÁng 2 4: Tác dăng các chân cąa servo SG90 [20] 22

BÁng 2 5: CÃu trúc tin nhÃn nhị phân cąa giao thćc Blynk [25] 27

BÁng 3 1: BÁng kÁt nái chân cąa phÅn cćng 38

BÁng 4 1: BÁng giá trị P1, P2, khoÁng cách thực tÁ P1, P2 và khoÁng cách lý thuyÁt 54

BÁng 4 2: ¯u điÅm và nh°āc điÅm cąa há tháng 58

đồ án

TÓM T ÀT

Các đÁp n°ãc thąy đián, thąy lāi đã đem l¿i nhiÃu lāi ích to lãn và nhiÃu mặt nh° kinh tÁ, xã hái và môi tr°ång Sự phát triÅn và đÁp n°ãc thąy đián, thąy lāi theo thåi gian cũng làm Ánh h°çng đÁn các cÃu trúc công trình đÁp n°ãc có thÅ bị h° h¿i nÁu không đ°āc bÁo d°ÿng và giám sát đúng cách NÁu các con đÁp không đáp ćng đą yêu cÅu và mặt an toàn nhÃt là mùa m°a, bão l°u l°āng n°ãc ç các hã chća n°ãc tăng đát ngát d¿n đÁn áp lực mà các đÁp n°ãc chịu phÁi quá lãn có thÅ gây ra hián t°āng vÿ đÁp đÅ l¿i nhiÃu hÁu quÁ khôn l°ång

ĐÅ giÁi quyÁt vÃn đà đó nhiÃu hã thąy đián, thąy lāi đã xây dựng các há tháng giám sát mực n°ãc t¿i các hã chća n°ãc đÅ có thÅ đánh giá, phân tích và xÁ n°ãc kịp thåi tránh hián t°āng vÿ đÁp Sau mát thåi gian tìm hiÅu, nghiên cću thì sinh viên đã tiÁn hành thiÁt kÁ mát há tháng giám sát mực n°ãc dựa trên ho¿t đáng cąa cÁm biÁn siêu âm Măc đích chính là đÅ đo đ°āc khoÁng cách mực n°ãc đÅ giúp ng°åi giám sát có thÅ thuÁn tián theo dõi l°āng n°ãc theo thåi gian và đ°a ra nhāng đánh giá và l°āng n°ãc trong t°¢ng lai đÅ có nhāng điÃu chỉnh xÁ n°ãc phù hāp tránh vÿ đÁp Bên c¿nh đó, sinh viên không chỉ thiÁt kÁ há tháng giám sát mực n°ãc mà còn kÁt hāp vãi đáng c¢ Servo đÅ thực hián tiÁn trình mç cÿa xÁ n°ãc mát cách tự đáng nÁu l°u l°āng n°ãc đ¿t ng°ÿng báo đáng thông qua mô hình đÁp n°ãc thu nhß nhằm t¿o điÃu kián thuÁn lāi cho ng°åi giám sát trong viác quÁn lí t¿i các hã thąy đián, thąy lāi

Cuái cùng, khi hoàn tÃt đà tài sinh viên đã thiÁt kÁ mát há tháng giám sát mực n°ãc bằng cách đo khoÁng cách tĉ cÁm biÁn siêu âm đÅ gÿi dā liáu và app đián tho¿i nhằm l°u trā giá trị dā liáu v°āt ng°ÿng an toàn đÅ quan sát, đánh giá, phân tích l°āng n°ãc NÁu l°āng n°ãc đ¿t ng°ÿng báo đáng thì mô hình đÁp n°ãc thu nhß s¿ điÃu khiÅn đáng c¢ Servo mç cÿa đÅ xÁ n°ãc và gÿi thông báo và cho app nhằm giúp ng°åi quÁn lí có thÅ theo dõi đ°āc tiÁn trình xÁ n°ãc đã đ°āc thực thi Tuy nhiên cũng có nhāng khó khăn và vÃn đà kÁt nái internet có thÅ bị Ánh h°çng bçi thåi tiÁt gây ra sự

đồ án

chÁm trß gÿi dā liáu và app nh°ng nhìn chung há tháng cũng đã thực hián đúng chćc năng mà sinh viên đã đà ra

đồ án

CH¯¡NG 1: GIàI THIÞU 1.1 T âNG QUAN ĐÀ TÀI

Thåi đ¿i ngày càng phát triÅn mát cách nhanh chóng và mặt kinh tÁ l¿n công nghá Hã thąy đián, thąy lāi chính là mát trong nhāng yÁu tá góp phÅn phát triÅn kinh tÁ, xã hái và bÁo vá môi tr°ång Nh°ng nó cũng có nhāng rąi ro to lãn nÁu không đáp ćng đą các yêu cÅu an toàn và c¢ sç h¿ tÅng, vÁt chÃt bçi vì nÁu các con đÁp không đą vāng chÃc thì s¿ có nguy c¢ bị vÿ đÁp gây ra các hÁu quÁ thiát h¿i khôn l°ång và con ng°åi, kinh tÁ và thiên nhiên Các đÁp n°ãc hã thąy đián, thąy lāi đã đ°āc phát triÅn tĉ thåi x°a vãi c¢ sç vÁt chÃt không đą chÃc chÃn, tiên tiÁn nh° hián nay nên khi gặp bão lãn hoặc m°a to l°āng n°ãc trong hã chća gia tăng đát ngát d¿n tãi áp lực mà các con đÁp chịu phÁi vô cùng lãn nên đã vÿ và đÅ l¿i nhāng hÁu quÁ lãn Chẳng h¿n nh° vă vÿ đÁp Machchu 2 t¿i Ân Đá vào năm 1979, do m°a to lãn l°u l°āng n°ãc v°āt quá chịu sćc chịu đựng mà con đÁp có thÅ gánh phÁi nên đã vÿ làm 2000 ng°åi chÁt Hay vă vÿ đÁp thąy lāi t¿i Sri Lanka do con đÁp không chịu nåi sćc n°ãc và vÿ tràn làm cho gÅn 120 ng°åi thiát m¿ng và mÃt tích æ Viát Nam, đÁp thąy đián Ia Glae 2 cũng đã vÿ vào năm 2023 gây ra nhiÃu hÁu quÁ xÃu và kinh tÁ, nhiÃu cây cái lãn đå vÿ tác đáng xÃu đÁn môi tr°ång, nhà ng°åi dân bị ngÁp lăt và các cây trãng thu ho¿ch đÃu bị cuán trôi đÅ l¿i thiát h¿i tài sÁn cho dân vô cùng lãn [1] Mát trong nhāng yÁu tá gây vÿ đÁp là do vào mùa m°a, bão l°āng n°ãc trong hã chća n°ãc gia tăng đát ngát các con đÁp không đ°āc xÁ n°ãc kịp thåi nhằm giÁm áp lực lên các con đÁp Vì thÁ, viác phát triÅn các há tháng giám sát mực n°ãc đÅ theo dõi, quÁn lí mực n°ãc t¿i các hã chća n°ãc ç các con đÁp là điÃu vô cùng cÅn thiÁt đÅ h¿n chÁ nhāng rąi ro vÿ đÁp

Các công nghá đián tÿ đã phát triÅn v°āt bÁc vào thåi điÅm hián t¿i, trong đó các cÁm biÁn siêu âm đÅ đo khoÁng cách rÃt đ°āc ćng dăng trong các dự án quÁn lí mực n°ãc NhiÃu nhà phát triÅn họ đã kÁt hāp sÿ dăng cÁm biÁn siêu âm vãi các há tháng IoT đÅ có thÅ thu thÁp, gÿi dā liáu mát cách tự đáng đÁn các ćng dăng đÅ giúp ng°åi

đồ án

quÁn lí có thÅ thuÁn lāi trong viác giám sát, đánh giá tình hình ç các hã chća n°ãc đÅ đ°a ra nhāng bián pháp phòng cháng và khÃc phăc khi có sự cá xÁy ra æ n°ãc ngoài, đã có nhāng nhà phát triÅn, triÅn khai ý t°çng trên chẳng h¿n nh° <Há tháng giám sát và điÃu khiÅn hã chća tự đáng= là mát trong há tháng c¢ sç máy tính cąa Montanhydraulik zur Uberwachung và Steuerung von Staudammen dùng đÅ giám sát và kiÅm soát các cÿa đÁp hã chća đ°āc áp dăng thành công nhiÃu đÁp ç trên toàn thÁ giãi [2] æ Viát Nam, thì ta có há tháng giám sát mực n°ãc tĉ công ty PC3 - Investment Joint Stock Company t¿i hã chća nhà máy thąy đián Đa Krông 1 [3] hay há tháng giám sát mực n°ãc tự đáng thông qua viác sÿ dăng IoT cąa công ty VNATECH [4] Tĉ nhāng nghiên cću trên sinh viên đã có nhāng cho mình sự hiÅu rõ và °u nh°āc điÅm, nhāng sáng kiÁn phù hāp đÅ phát triÅn cho đà tài cąa mình

Thay vì giám sát mực n°ãc cąa các hã chća n°ãc mát cách thą công bằng cách quan sát qua camera đÅ ghi ghép thì giå đây các há tháng giám sát mực n°ãc đ°āc thực hián mát cách tự đáng hóa kÁt hāp vãi các há tháng IoT đã góp phÅn đem l¿i nhiÃu hiáu quÁ h¢n Chính vì thÁ ç đà tài <ThiÁt kÁ há tháng giám sát mực n°ãc và điÃu khiÅn cÿa đÁp tự đáng= này, sinh viên s¿ tÁp trung phát triÅn há tháng thu thÁp dā liáu tĉ hã chća n°ãc kÁt hāp vãi các giao thćc m¿ng đÅ gÿi, l°u trā dā liáu v°āt ng°ÿng an toàn qua app đián tho¿i giúp ng°åi dùng có thÅ theo dõi, quÁn lí mực n°ãc mát cách chą đáng nhằm đánh giá và đ°a ra các bián pháp phòng tránh sự cá bÃt ngå Bên c¿nh đó viác bå sung khÁ năng mç cÿa đÁp n°ãc mát cách tự đáng hóa khi mực n°ãc đ¿t ng°ÿng báo đáng cũng đóng vai trò giÁm thiÅu khÁ năng gây ra sự cá vÿ đÁp mát cách đát ngát trong mùa m°a hoặc bão tránh tình huáng các con đÁp không đ°āc xÁ n°ãc kịp thåi

1.2 M þC TIÊU NGHIÊN CĂU

Măc đích thiÁt kÁ há tháng đÅ có thÅ giám sát mực n°ãc có trong hã, gÿi dā liáu và app đián tho¿i đÅ quan sát, xem xét l°āng n°ãc thay đåi tăng hoặc giÁm theo thåi gian Khi l°āng n°ãc đ¿t ng°ÿng báo đáng s¿ gÿi thông báo cÅn thiÁt đÅ có thÅ đái

đồ án

phó kịp thåi vãi sự cá cùng vãi mç cÿa đÁp n°ãc mát cách tự đáng hóa đÅ xÁ n°ãc kịp thåi và ng°ÿng an toàn cho phép

Bên c¿nh đó há tháng s¿ l°u trā nhāng dā liáu v°āt ng°ÿng an toàn mà cÁm biÁn đo đ°āc trên trang tính giúp ng°åi quÁn lí có thÅ đánh giá, quan sát l°āng n°ãc tăng hay giÁm theo thåi gian đÅ có nhāng bián pháp phòng cháng sự cá kịp thåi hoặc có thÅ tiÁn hành bÁo d°ÿng, cąng cá l¿i công trình đÁp n°ãc

1.3 NHI ÞM Vþ NGHIÊN CĂU

ĐÅ thực hián đà tài mát cách khoa học và thuÁn lāi nhÃt sinh viên đã đà ra nhāng nhiám vă cÅn thực hián khi nghiên cću đà tài:

- Nhiám vă 1: TiÁn hành tìm kiÁm tài liáu liên quan đÁn đà tài đÅ khÁo sát và định hình h°ãng đi că thÅ

- Nhiám vă 2: Xác định că thÅ yêu cÅu mà há tháng cÅn thiÁt tĉ đó thiÁt kÁ s¢ đã khái dựa trên chćc năng cąa há tháng Phân tích yêu cÅu kĩ thuÁt và chćc năng mßi khái đà ra

- Nhiám vă 3: Dựa trên chćc năng tĉng khái tiÁn hành tìm kiÁm các linh kián đáp ćng nhu cÅu kỹ thuÁt theo tĉng khái Sau khi chọn linh kián tiÁn hành tìm hiÅu, nghiên cću và thông sá kỹ thuÁt các linh kián đÅ xây dựng các khái

- Nhiám vă 4: Sau khi thiÁt kÁ thành công tĉng khái riêng, tiÁn hành nghiên cću khÁo sát và app Blynk bao gãm đặc tính, chćc năng, giao thćc đÅ giao tiÁp vãi các thiÁt bị

- Nhiám vă 5: ThiÁt kÁ app Blynk trên đián tho¿i và tiÁn hành kÁt nái vãi các linh kián bao gãm NodeMCU ESP8266, cÁm biÁn siêu âm và đáng c¢ Servo

- Nhiám vă 6: Đo đ¿c đÅ thiÁt kÁ mô hình đÁp n°ãc thu nhß và tiÁn hành thi công mô hình

đồ án

- Nhiám vă 7: LÃp đặt thiÁt bị vãi mô hình đÅ tiÁn hành ch¿y và kiÅm tra kÁt quÁ há tháng đem l¿i

- Nhiám vă 8: TiÁn hành viÁt báo cáo trình bày nái dung nghiên cću cho đà tài tát nghiáp

1.4 GI àI H¾N ĐÀ TÀI

Đà tài mà sinh viên nghiên cću tÁp trung xây dựng mát há tháng giám sát mực n°ãc thông qua cÁm biÁn siêu âm kÁt hāp vãi NodeMCU ESP8266 đÅ thực hián gÿi dā liáu và mực n°ãc tĉ mát mô hình đÁp n°ãc thu nhß và app đián tho¿i đ°āc đăng nhÁp bçi 1 tài khoÁn vãi quyÃn quÁn lí cao nhÃt và kÁt nái vãi Servo đÅ mç cÿa đÁp xÁ n°ãc tự đáng khi đ¿t ng°ÿng báo đáng chỉ khÁ thi trong 1 khu vực nhà máy thąy đián hoặc thąy lāi Sinh viên thiÁt kê há tháng cùng mô hình chỉ giãi h¿n trong 1 quy mô nhß ch°a thÅ phát triÅn ra quy mô lãn h¢n chẳng h¿n nh° nhiÃu đÁp n°ãc trong 1 khu vực hoặc các khu vực lân cÁn

1.5 ĐÞI T¯ỢNG NGHIÊN CĂU

ĐÃ tài nghiên cću phát triÅn há tháng l¿n phÅn mÃm, phÅn cćng do đó sinh viên đã nghiên cću tĉng đái t°āng sau dựa trên thành phÅn cąa há tháng

Đái vãi phÅn mÃm đÅ phù hāp phát triÅn cho đà tài sinh viên đã nghiên cću và các đái t°āng nh° sau:

- App Blynk đÅ phát triÅn ćng dăng đián tho¿i - Dịch vă Googlesheet đÅ l°u trā dā liáu Đái vãi phÅn cćng thì sinh viên đã nghiên cću các linh kián, vÁt liáu sau: - NodeMCU ESP8266 dùng đÅ xÿ lí trung tâm, kÁt nái phÅn cćng và phÅn mÃm - CÁm biÁn siêu âm HC-SR04 dùng đÅ lÃy dā liáu thực đÅ đo khoÁng cách mực n°ãc

- Đáng c¢ Servo đÅ điÃu khiÅn mç cÿa đÁp xÁ n°ãc - Các mô hình đÁp n°ãc đÅ thiÁt kÁ phăc vă cho viác xây dựng 1 mô hình thu nhß kÁt nái phÅn cćng và phÅn mÃm

đồ án

1.6 PH ¾M VI NGHIÊN CĂU

Há tháng giám sát mực n°ãc và điÃu khiÅn mç cÿa đÁp tự đáng ho¿t trong mát ph¿m vi quy mô nhß theo thåi gian và không gian Đà tài đ°āc thực hián mang tính chÃt ç cÃp đá môi tr°ång s° ph¿m, nghiên cću tÁp trung t¿i các địa điÅm có con đÁp ç các hã thąy đián, hã thąy lāi Thåi gian nghiên cću đà tài và triÅn khai ý t°çng trong khoÁng thåi gian là 3 tháng đÅ thiÁt kÁ há tháng đúng yêu cÅu

- Ph°¢ng pháp phân tích đÅ lựa chọn linh kián phù hāp vãi yêu cÅu há tháng - Ph°¢ng pháp đánh giá, đo đ¿c các mô hình đÁp n°ãc

- Ph°¢ng pháp mô hình hóa dùng đÅ xây dựng mát mô hình thu nhß gÅn giáng vãi các đÁp n°ãc thực tÁ

- Ph°¢ng pháp nghiên cću thực nghiám dùng đÅ kiÅm tra, đánh giá dā liáu đúng sai sau khi hoàn thành mô hình bằng cách cho há tháng ho¿t đáng ç thực tÁ - Ph°¢ng pháp định l°āng dùng đÅ thu thÁp dā liáu và phân tích đánh giá dựa trên dā liáu đã đ°āc thu thÁp

1.8 B Þ CþC ĐÀ TÀI Ch°¢ng 1: Giái thißu

æ ch°¢ng này sinh viên s¿ giãi thiáu tång quan và đà tài, măc đích, nhāng nhiám vă, giãi h¿n, đái t°āng, ph¿m vi, ph°¢ng pháp nghiên cću mà sinh viên đã thực hián trong đà tài

Ch°¢ng 2: C¢ så lý thuy¿t Nái dung ç ch°¢ng này sinh viên s¿ trình bày và các lý thuyÁt, nguyên lí ho¿t đáng, thông sá kỹ thuÁt, đặc tính, ćng dăng cąa giao thćc, linh kián Đ°a ra cách

đồ án

thćc ho¿t đáng cąa mô hình dựa trên s¢ đã khái, phân tích há tháng, mô hình theo phÅn cćng l¿n phÅn mÃm và các dịch vă mà sinh viên sÿ dăng khi thiÁt kÁ há tháng

Ch°¢ng 3: Thi¿t k¿ hß thßng

Trong ch°¢ng này, sinh viên s¿ trình bày các yêu cÅu và chćc năng, kĩ thuÁt, nguyên lí ho¿t đáng cąa mô hình dựa trên s¢ đã khái Tính toán thiÁt kÁ phÅn mÃm kÁt nái vãi linh kián phù hāp, đo đ¿c làm mô hình đÁp n°ãc thu nhß và lÃp đặt thiÁt bị t¿o nên há tháng hoàn chỉnh

Ch°¢ng 4: K¿t quÁ

æ ch°¢ng này sinh viên s¿ thÅ hián các kÁt quÁ mà há tháng đem l¿i khi thÿ nghiám thực tÁ Đánh giá tång quan và tính hiáu quÁ, đá chính xác cąa mô hình đÅ có nhāng nhÁn định cho phát triÅn đà tài ç t°¢ng lai

Ch°¢ng 5: K¿t lu¿n và h°áng phát triÃn

Trong ch°¢ng này, sinh viên s¿ kÁt luÁn l¿i nhāng gì đ¿t đ°āc ç kÁt quÁ ch°¢ng 4 đÅ đ°a ra nhāng °u điÅm và nh°āc điÅm cąa há tháng Tĉ đó tìm các h°ãng phát triÅn tái °u hóa há tháng h¢n nāa và khÃc phăc các mặt h¿n chÁ mà đà tài gặp phÁi Đánh giá tính thực tÁ cąa mô hình trong viác phát triÅn đà tài quy mô lãn h¢n

đồ án

CH¯¡NG 2: C¡ Sä LÝ THUY¾T 2.1 GI àI THIÞU VÀ WIFI

2.1.1 L ßch sÿ phát triÃn

Wi-Fi là công nghá dựa trên bá tiêu chuẩn IEEE 802.11 sÿ dăng tÅn sá vô tuyÁn (RF) mç ráng m¿ng căc bá (LAN) dựa trên Ethernet có dây tãi các thiÁt bị hß trā Wi-Fi, cho phép các thiÁt bị nhÁn và gÿi thông tin tĉ Internet

Wi-Fi lÅn đÅu tiên xuÃt hián trên thị tr°ång vào năm 1997 khi tiêu chuẩn kỹ thuÁt tiên phong IEEE 802.11 đ°āc công bá, cho phép truyÃn dā liáu không dây vãi tác đá lên tãi 2 Mbit/s bằng phå tÅn vô tuyÁn 2,4 GHz không đ°āc cÃp phép B°ãc đát phá th°¢ng m¿i lãn cąa nó đÁn vào năm 1999 khi Apple giãi thiáu các sÁn phẩm tiêu dùng đ¿i chúng đÅu tiên có kÁt nái Wi-Fi, tr¿m gác không dây AirPort và iBook Nhå vào bÁn sÿa đåi IEEE 802.11b mãi cho tiêu chuẩn Wi-Fi ban đÅu, tác đá dā liáu lý thuyÁt có thÅ lên tãi 11 Mbit/s Ngay sau đó, Apple tung ra AirPort dựa trên IEEE 802.11b, khçi đÅu cho cuác cách m¿ng không dây [5]

KÅ tĉ đó, sự phát triÅn không ngĉng cąa các tiêu chuẩn Wi-Fi IEEE 802.11 đã d¿n đÁn tác đá truyÃn dā liáu nhanh h¢n nhiÃu, ph¿m vi dài h¢n cũng nh° kÁt nái an toàn và đáng tin cÁy h¢n TÃt cÁ các sÿa đåi tiêu chuẩn IEEE 802.11 đÃu đ°āc xây dựng theo cách sao cho các thiÁt bị ho¿t đáng theo thông sá kỹ thuÁt cąa chúng s¿ t°¢ng thích ng°āc vãi các phiên bÁn tr°ãc đó đÅ mọi thiÁt bị dựa trên IEEE 802.11 hián đ¿i đÃu có thÅ giao tiÁp vãi các sÁn phẩm cũ h¢n [5]

2.1.2 Nguyên t Ác ho¿t đßng

Wi-Fi sÿ dăng Giao thćc Internet (IP) đÅ liên l¿c giāa các thiÁt bị đÅu cuái và m¿ng LAN KÁt nái Wi-Fi đ°āc thiÁt lÁp bằng bá định tuyÁn không dây đ°āc kÁt nái vãi m¿ng và cho phép các thiÁt bị truy cÁp Internet

2.1.3 M ßt sß chuẩn k¿t nßi Wifi

Wifi sÿ dăng các tiêu chuẩn m¿ng 802.11 đã có nhiÃu lo¿i và đ°āc phát triÅn v°āt bÁc trong nhiÃu thÁp kỷ qua cùng nhiÃu sự cÁi tiÁn thuÁn lāi cho viác kÁt nái [5, 6]:

đồ án

Hình 2 1: Lịch sÿ phát triÅn các chuẩn kÁt nái WiFi qua tĉng năm [5] - IEEE 802.11 là chuẩn Wi-Fi 2,4 GHz tiên phong đ°āc đà cÁp ç trên tĉ năm 1997 và nó v¿n đ°āc gọi bằng danh pháp đó Tiêu chuẩn này và các sÿa đåi tiÁp theo cąa nó là nÃn tÁng cho m¿ng không dây Wi-Fi và đ¿i dián cho các giao thćc m¿ng máy tính không dây đ°āc sÿ dăng ráng rãi nhÃt trên thÁ giãi

- IEEE 802.11b hay Wi-Fi 1 đ°āc giãi thiáu ra thị tr°ång vào năm 1999 vãi thông báo cąa Apple Nó cũng ho¿t đáng ç tÅn sá 2,4 GHz, nh°ng đÅ giÁm nhißu tĉ lò vi sóng, đián tho¿i không dây, thiÁt bị giám sát trẻ em và các nguãn khác, đãng thåi đÅ đ¿t đ°āc tác đá dā liáu cao h¢n, nó đã kÁt hāp các s¢ đã điÃu chÁ đ°āc gọi là trÁi phå chußi trực tiÁp/khóa mã bå sung (DSSS/CCK) ) Wi-Fi 1 cho phép liên l¿c không dây ç khoÁng cách tÅm 38m trong nhà và tÅm 140m ngoài tråi

- IEEE 802.11a hay Wi-Fi 2 cũng đ°āc giãi thiáu vào năm 1999, là phiên bÁn kÁ thĉa cąa IEEE 802.11b Đây là thông sá kỹ thuÁt Wi-Fi đÅu tiên có s¢ đã điÃu chÁ đa sóng mang (OFDM) đÅ hß trā tác đá dā liáu cao, không giáng nh° thiÁt kÁ mát sóng mang cąa Wi-Fi 1 Nó hß trā ho¿t đáng ç tÅn sá 5 GHz và băng thông 20 MHz hß trā nhiÃu tác đá dā liáu

- IEEE 802.11g hay Wi-Fi 3 đ°āc giãi thiáu vào năm 2003 Nó cho phép tác đá dā liáu nhanh h¢n lên tãi 54 Mbit/s trong cùng băng tÅn 2,4 GHz nh° IEEE 802.11b, nhå s¢ đã điÃu chÁ đa sóng mang OFDM và các cÁi tiÁn khác ĐiÃu này hÃp d¿n ng°åi dùng ç thị tr°ång đ¿i chúng vì thiÁt bị 2,4 GHz rẻ h¢n thiÁt bị 5 GHz

- IEEE 802.11n hay Wi-Fi 4 đ°āc giãi thiáu vào năm 2009 đÅ hß trā các dÁi tÅn 2,4 GHz và 5GHz, vãi tác đá dā liáu lên tãi 600 Mbit/s, nhiÃu kênh trong mßi dÁi tÅn và các tính năng khác Thông l°āng dā liáu IEEE 802.11n cho phép sÿ dăng m¿ng

đồ án

WLAN thay cho m¿ng có dây, mát tính năng quan trọng hß trā các tr°ång hāp sÿ dăng mãi và giÁm chi phí vÁn hành cho ng°åi dùng cuái và tå chćc công nghá thông tin

- IEEE 802.11ac hay Wi-Fi 5 đ°āc giãi thiáu vào năm 2013 đÅ hß trā tác đá dā liáu lên tãi 3,5 Gbit/s vãi băng thông lãn h¢n, các kênh bå sung, khÁ năng điÃu chÁ tát h¢n và các tính năng khác Đây là chuẩn Wi-Fi đÅu tiên cho phép sÿ dăng công nghá nhiÃu đÅu vào/nhiÃu đÅu ra đÅ có thÅ sÿ dăng nhiÃu ăng-ten trên cÁ thiÁt bị gÿi và thiÁt bị nhÁn nhằm giÁm lßi và tăng tác đá

- 802.11ax hay WiFi 6 ra mÃt thị tr°ång vào năm 2021 Tiêu chuẩn này mç ráng khÁ năng cąa 802.11ac theo mát sá cách chính Tr°ãc hÁt, các bá định tuyÁn mãi cho phép tác đá luãng dā liáu thÁm chí còn cao h¢n, lên tãi 9,2 Gbps (gigabit mßi giây) WiFi 6 còn cho phép nhà sÁn xuÃt cài đặt thêm nhiÃu ăng-ten trên mát bá định tuyÁn, chÃp nhÁn nhiÃu kÁt nái cùng mát lúc mà không lo bị nhißu và chÁm Mát sá thiÁt bị mãi cũng kÁt nái ç băng tÅn 6 GHz cao h¢n, nhanh h¢n khoÁng 20% so vãi 5GHz trong điÃu kián lý t°çng

2.2 WIFI ESP8266 NODEMCU 2.2.1 L ßch sÿ hình thành và phát triÃn

ESP8266 ban đÅu đ°āc phát triÅn bçi Espressif Systems, xuÃt hián vào khoÁng năm 2013 d°ãi d¿ng mô-đun Wi-Fi chi phí thÃp vãi ngăn xÁp giao thćc TCP/IP đ°āc nhúng Nó thu hút sự chú ý vì giá cÁ phÁi chăng, kích th°ãc nhß gọn và tính linh ho¿t Sau đó, ESP8266 đã trç nên phå biÁn ráng rãi khi cáng đãng Arduino điÃu chỉnh nó đÅ sÿ dăng vãi Arduino IDE Sự tích hāp này giúp nhāng ng°åi có sç thích và nhà phát triÅn quen thuác vãi Arduino làm viác vãi ESP8266 dß dàng h¢n [7]

Vào năm 2014, mát nhóm nhà phát triÅn đã phát hành ch°¢ng trình c¢ sç Node MCU, ch°¢ng trình c¢ sç dựa trên Lua nguãn mç cho ESP8266 PhÅn firmware này đã đ¢n giÁn hóa viác lÁp trình ESP8266 giúp nhiÃu đái t°āng h¢n có thÅ tiÁp cÁn nó.Cùng thåi gian đó, các bá công că phát triÅn nh° Node MCU Dev Kit đã đ°āc giãi

đồ án

thiáu Nhāng bá dăng că này có mô-đun ESP8266 trên mát bÁng m¿ch đát phá, giúp viác t¿o nguyên m¿u và thÿ nghiám vãi ESP8266 trç nên dß dàng h¢n Theo thåi gian, ESP8266 đã chuyÅn đåi tĉ vai trò chą yÁu là mô-đun Wi-Fi sang bá vi điÃu khiÅn đác lÁp (MCU) có khÁ năng Wi-Fi tích hāp Sự phát triÅn này cho phép các nhà phát triÅn sÿ dăng ESP8266 làm MCU đác lÁp cho nhiÃu dự án IoT khác nhau [7]

BÁng 2 1: BÁng tóm tÃt s¢ l°āc và các lo¿i module Wifi ESP8266 NodeMCU [8]

LoLin V3 NodeMcu

ESP12 (AI-Thinker)

ESP12E Thinker)

(AI-ESP12E (Wemos)

ESP12E (Wemos)

ESP12E (AI-Thinker) USB nái

tiÁp

Thân thián vãi Breadboard

Tá (bao gãm nhiÃu

chân)

(sau khi hàn)

Tá (YÁu tá hình thćc Arduino)

Tá (bao gãm nhiÃu

chân)

2.2.3 S¢ đá chân và thông sß kÿ thu¿t

æ đà tài này sinh viên đã chọn module Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 đÅ xây dựng há tháng Nó là mát module phát triÅn dựa trên MCU ESP8266 có tích hāp Wifi và Chip CP2102 cho viác kÁt nái vãi máy tính Bên c¿nh đó, nó còn có thÅ sÿ dăng điÃu khiÅn các thiÁt bị nh° cÁm biÁn, servo,&thông qua các chân GPIO

đồ án

Hình 2 4: Hình Ánh sÁn phẩm Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 [9] Hình Ánh s¢ đã chân cąa module Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102:

Hình 2 5: S¢ đã chân Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 [10] Thông sá kỹ thuÁt cąa module Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 [9, 10]: - IC: ESP8266

- Đián áp nguãn: 5V DC - Đián áp đÅu ra: 3.3V DC - Dòng đián: 15mA CPU, 20uA ç chÁ đá chå và khoÁng 80mA khi ho¿t đáng

đồ án

- Bá nhã ROM: MAX 16Mbyte - Bá nhã SRAM: MAX 50Kbyte - Các chuẩn giao tiÁp: I2C, SPI, UART - Kích th°ãc: 25 x 50 mm

2.2.5 Ăng dÿng

KhÁ năng kÁt nái Wifi cąa nó đã t¿o nên mát cÅu nái thông tin giāa các thiÁt bị và há tháng Giúp chúng ta có thÅ theo dõi, quÁn lí, gÿi và ghi nhÁn dā liáu cÁp nhÁt trên các ćng dăng cąa đián tho¿i, website mát cách thuÁn lāi nhÃt Bên c¿nh đó, khÁ năng điÃu khiÅn thiÁt bị tĉ xa thông qua Wifi cąa ESP8266 cũng góp phÅn giúp con ng°åi điÃu khiÅn thiÁt bị mát cách linh ho¿t, đÿ tán sćc và tiÁt kiám thåi gian

Vãi nhāng tính năng nåi bÁt Wifi ESP8266 đã đ°āc ćng dăng ráng rãi trong nhiÃu lĩnh vực khác nhau chẳng h¿n nh° các dự án:

- Các thiÁt bị an ninh thông minh, bao gãm camera giám sát và å khóa thông minh

đồ án

- Các thiÁt bị năng l°āng thông minh - Các thiÁt bị công nghiáp thông minh - ThiÁt bị y tÁ thông minh, bao gãm cÁ thiÁt bị theo dõi sćc khße có thÅ đeo đ°āc - Có thÅ ho¿t đáng nh° mát Access Point đÅ t¿o m¿ng căc bá đÅ kÁt nái thiÁt bị vãi nhau mà không cÅn phÁi thông qua Router

2.3 C ÀM BI¾N SIÊU ÂM HC-SR04 2.3.1 Gi ái thißu

CÁm biÁn siêu âm là mát thiÁt bị đián tÿ đ°āc dùng đo khoÁng cách cąa vÁt thÅ măc tiêu bằng cách phát ra sóng âm siêu âm và chuyÅn đåi âm thanh phÁn x¿ thành tín hiáu đián Sóng siêu âm truyÃn đi nhanh h¢n tác đá cąa âm thanh nghe đ°āc (tćc là âm thanh mà con ng°åi có thÅ nghe đ°āc)

ĐÅ phù hāp vãi thiÁt kÁ sinh viên đã chọn cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 đÅ thực hián đo khoÁng cách cąa mực n°ãc CÁm biÁn siêu âm HC-SR04 sÿ dăng sóng siêu âm đÅ xác định khoÁng cách tãi vÁt thÅ CÁm biÁn này đọc tĉ 2 cm đÁn 400 cm (0,8 inch đÁn 157 inch) vãi đá chính xác 0,3 cm (0,1 inch), có công suÃt thÃp, giá cÁ phÁi chăng, dß giao tiÁp phù hāp vãi hÅu hÁt các dự án theo sç thích Ngoài ra, mô-đun đặc biát này còn đi kèm vãi các mô-đun máy phát và máy thu siêu âm [12]

đồ án

Hình 2 6: CÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [15]

2.3.2 C ¿u t¿o và nguyên lý ho¿t đßng

CÁm biÁn khoÁng cách siêu âm HC-SR04 bao gãm hai đÅu dò siêu âm Mát chiÁc ho¿t đáng nh° mát máy phát chuyÅn đåi tín hiáu đián thành xung âm thanh siêu âm 40 KHz Cái còn l¿i ho¿t đáng nh° mát máy thu và lÃng nghe các xung đ°āc truyÃn đi [12]

TÃt cÁ bÃt đÅu khi chân Trigger đ°āc đặt HIGH trong 10µs ĐÅ đáp l¿i, cÁm biÁn s¿ truyÃn mát chùm siêu âm gãm 8 xung ç tÅn sá 40 kHz M¿u 8 xung này đ°āc thiÁt kÁ đặc biát đÅ máy thu có thÅ phân biát các xung truyÃn đi vãi nhißu siêu âm xung quanh Tám xung siêu âm này di chuyÅn trong không khí ra khßi máy phát Trong khi đó chân Echo ç mćc HIGH đÅ bÃt đÅu tín hiáu phÁn hãi NÁu nhāng xung đó không đ°āc phÁn x¿ trç l¿i, tín hiáu tiÁng vang s¿ hÁt thåi gian và giÁm xuáng mćc thÃp sau 38 mili giây (38 mili giây) Do đó, xung 38ms cho thÃy không có vÁt cÁn trong ph¿m vi cąa cÁm biÁn [12]

đồ án

Hình 2 7: Không có vÁt cÁn trong ph¿m vi cąa cÁm biÁn [12]

Hình 2 8: Các xung phát ra và phÁn hãi tĉ các chân khi không có vÁt cÁn [12] NÁu nhāng xung đó bị phÁn x¿ trç l¿i, chân Echo s¿ ç mćc LOW ngay khi nhÁn đ°āc tín hiáu ĐiÃu này t¿o ra mát xung trên chân Echo có chiÃu ráng thay đåi tĉ 150 µs đÁn 25 ms tùy thuác vào thåi gian nhÁn tín hiáu [12]

đồ án

Hình 2 9: Khi có vÁt cÁn tr°ãc cÁm biÁn [13]

Hình 2 10: Các xung khi phát ra và phÁn hãi tĉ các chân khi có vÁt cÁn [12] Tùy theo khoÁng thåi gian chân Echo ç mćc HIGH, chúng ta có thÅ xác định khoÁng cách mà sóng âm truyÃn đi, tĉ đó xác định khoÁng cách tĉ cÁm biÁn đÁn vÁt thÅ [12]

Vãi măc đích đó, ta sÿ dăng công thćc c¢ bÁn sau đÅ tính khoÁng cách:

- Tác đá là tác đá âm thanh vãi giá trị là 340m/s - Thåi gian là khoÁng thåi gian chân Echo ç mćc HIGH

đồ án

Sau đó ta phÁi chia kÁt quÁ khoÁng cách đo đ°āc tĉ công thćc c¢ bÁn cho 2 là bçi vì khoÁng thåi gian ta đo đ°āc là khoÁng thåi gian mà sóng âm thanh cÅn truyÃn đÁn vÁt thÅ và phÁn x¿ trç l¿i

2.3.3 S¢ đá chân và thông sß kÿ thu¿t

D°ãi đây là hình Ánh s¢ đã chân cąa cÁm biÁn siêu âm HC-SR04:

Hình 2 11: S¢ đã chân cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [16] BÁng 2 2: Tác dăng tĉng chân cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [12]

Trig Pin đ°āc sÿ dăng đÅ kích ho¿t các xung âm thanh siêu âm Bằng

cách đặt chân này ç mćc HIGH trong 10µs, cÁm biÁn s¿ bÃt đÅu

phát siêu âm Echo Pin lên cao khi chùm siêu âm đ°āc truyÃn đi và duy trì ç mćc HIGH

cho đÁn khi cÁm biÁn nhÁn đ°āc tiÁng vang, sau đó nó xuáng LOW Bằng cách đo thåi gian chân Echo ç mćc HIGH, khoÁng cách có thÅ

đ°āc tính toán

đồ án

BÁng 2 3: Thông sá kỹ thuÁt cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 [14]

tỷ lá

Có l°u ý khi sÿ dăng cÁm biÁn siêu âm HC-SR04 khi kiÅm tra đái t°āng, ph¿m vi dián tích không nhß h¢n 0,5 mét vuông và tr¢n tru nhÃt có thÅ, nÁu không nó s¿ Ánh h°çng đÁn kÁt quÁ đo

2.3.4 Ăng dÿng

CÁm biÁn siêu âm đã và đang đ°āc sÿ dăng ráng rãi, phå biÁn trong nhiÃu lĩnh vực khác nhau nh° y tÁ, công nghiáp,&Nó đ°āc sÿ dăng nh° là mát cÁm biÁn tiám cÁn trong các bãi đß xe công nghá ô tô tự đáng, há tháng an toàn thông minh đÅ tránh va ch¿m Hay trong lĩnh vực và trí tuá nhân t¿o, nó đ°āc sÿ dăng trong các há tháng phát hián vÁt cÁn cąa robot Bên c¿nh đó nó còn đ°āc xem nh° cÁm biÁn mćc dùng đÅ quÁn lí, giám sát và điÃu chỉnh các mực chÃt lßng trong thùng hay các hã chća n°ãc Đặc biát nhÃt là trong lĩnh vực y tÁ, nó t¿o khÁ năng cho phép nhìn thÃy đ°āc các c¢ quan nái t¿ng giúp cho bác sĩ dß dàng quan sát, xác định đ°āc khái u hay có thÅ theo dõi sự phát triÅn cąa thai nhi

đồ án

2.4 ĐÞNG C¡ SERVO 2.4.1 Gi ái thißu

Đáng c¢ servo có rÃt nhiÃu lo¿i, hình d¿ng và kích cÿ ThuÁt ngā servo đ°āc sÿ dăng lÅn đÅu tiên vào năm 1859 bçi Joseph Facort, ng°åi đã thực hián c¢ chÁ phÁn hãi đÅ hß trā lái tàu bằng h¢i n°ãc đÅ điÃu khiÅn bánh lái Đáng c¢ servo là mát phÅn cąa c¢ cÃu servo bao gãm ba bá phÁn chính – đáng c¢, thiÁt bị phÁn hãi và thiÁt bị đián tÿ điÃu khiÅn [18]

Đáng c¢ servo là lo¿i đáng c¢ có thÅ quay vãi đá chính xác cao Thông th°ång lo¿i đáng c¢ này bao gãm mát m¿ch điÃu khiÅn cung cÃp phÁn hãi và vị trí hián t¿i cąa trăc đáng c¢, phÁn hãi này cho phép đáng c¢ servo quay vãi đá chính xác cao

Đáng c¢ servo đ°āc chia làm 2 lo¿i servo chính [19]: - DC Servo: là đáng c¢ dùng nguãn đián DC, phù hāp cho các ćng dăng nhß

Hình 2 12: Hình Ánh servo DC [22] - AC Servo: là đáng c¢ dùng nguãn đián AC, ćng dăng ráng rãi trong các máy móc công nghiáp vì xÿ lí đ°āc dòng đián cao

đồ án

Hình 2 13: Hình Ánh servo AC [23]

2.4.2 C ¿u t¿o và nguyên lý ho¿t đßng

CÃu t¿o cąa 1 servo bao gãm mát đáng c¢ DC hoặc AC, chiÁt áp, căm bánh răng và m¿ch điÃu khiÅn Đáng c¢ đ°āc gÃn bằng bánh răng vào bánh điÃu khiÅn Khi đáng c¢ quay, đián trç cąa chiÁt áp thay đåi, do đó m¿ch điÃu khiÅn có thÅ điÃu chỉnh chính xác mćc đá chuyÅn đáng và theo h°ãng nào [19]

Nguyên tÃc cąa ho¿t đáng cąa servo dựa theo tiÁn trình nh° sau Tr°ãc hÁt, nó s¿ sÿ dăng căm bánh răng đÅ giÁm RPM và tăng mô-men xoÃn cąa đáng c¢ GiÁ sÿ ç vị trí ban đÅu cąa trăc đáng c¢ servo, vị trí cąa núm chiÁt áp sao cho không có tín hiáu đián nào đ°āc t¿o ra ç cång đÅu ra cąa chiÁt áp Bây giå tín hiáu đián đ°āc đ°a đÁn mát đÅu vào khác cąa bá khuÁch đ¿i phát hián lßi Bây giå, sự khác biát giāa hai tín hiáu này, mát tín hiáu đÁn tĉ chiÁt áp và tín hiáu khác đÁn tĉ các nguãn khác, s¿ đ°āc xÿ lý theo c¢ chÁ phÁn hãi và đÅu ra s¿ đ°āc cung cÃp d°ãi d¿ng tín hiáu lßi Tín hiáu lßi này đóng vai trò là đÅu vào cho đáng c¢ và đáng c¢ bÃt đÅu quay Bây giå trăc đáng c¢ đ°āc kÁt nái vãi chiÁt áp và khi đáng c¢ quay thì chiÁt áp s¿ t¿o ra tín hiáu Vì vÁy, khi vị trí góc cąa chiÁt áp thay đåi, tín hiáu phÁn hãi đÅu ra cąa nó cũng thay đåi Sau mát thåi gian, vị trí cąa chiÁt áp đ¿t đÁn vị trí mà đÅu ra cąa chiÁt áp giáng vãi tín hiáu bên ngoài đ°āc cung cÃp æ điÃu kián này, s¿ không có tín hiáu đÅu ra tĉ bá khuÁch đ¿i đÁn đÅu vào đáng c¢ vì không có sự khác biát giāa tín hiáu tác dăng bên ngoài và tín hiáu đ°āc t¿o ra ç chiÁt áp, và trong tình huáng này, đáng c¢ ngĉng quay [19]

đồ án

2.4.3 S¢ đá chân và thông sß kÿ thu¿t

ĐÅ phù hāp vãi thiÁt kÁ há tháng trong đà tài sinh viên đã chọn linh kián servo SG90 đÅ điÃu khiÅn mç cÿa cho mô hình đÁp n°ãc mini D°ãi đây là s¢ đã chân cąa linh kián:

Hình 2 14: S¢ đã chân servo SG90 [24] BÁng 2 4: Tác dăng các chân cąa servo SG90 [20]

Thông sá kỹ thuÁt cąa đáng c¢ servo SG90 bao gãm [21]: - Trọng l°āng: 9g

- Kích th°ãc: xÃp xỉ 22,2 x 11,8 x 31 mm - Mô-men xoÃn dĉng: 1,8 kgf·cm

- Tác đá ho¿t đáng: 0,1 s/60 đá - Đián áp ho¿t đáng: 4,8 V (~5V) - Dòng đián ho¿t đáng: 750mA

đồ án

- Dead band width: 10 µs - KhoÁng nhiát đá: 0 ºC – 55 ºC

2.4.4 Ăng dÿng

Đáng c¢ servo đã có tĉ rÃt lâu và đ°āc sÿ dăng phå biÁn trong nhiÃu ćng dăng, lĩnh vực khác nhau Chúng có kích th°ãc nhß nh°ng có sćc m¿nh lãn và rÃt tiÁt kiám năng l°āng Đái vãi nhāng ćng dăng nhß thì nhāng tính năng này cho phép chúng đ°āc sÿ dăng đÅ vÁn hành ô tô đã ch¢i, robot và máy bay đ°āc điÃu khiÅn tĉ xa hoặc điÃu khiÅn bằng sóng vô tuyÁn Đái vãi nhāng lĩnh vực có quy mô ráng lãn, đòi hßi công suÃt cao thì servo cũng đang đ°āc phát triÅn m¿nh m¿ và phå biÁn Chẳng h¿n nh° trong lĩnh vực ô tô thì nó giúp duy trì tác đá cąa xe hay trong ngành hàng không thì nó giúp duy trì chÃt lßng thąy lực trong há tháng thąy lực Servo còn rÃt đ°āc °a chuáng trong các dự án, đà tài trong lĩnh vực giáo dăc vì giá cÁ phÁi chăng và phù hāp vãi quy mô đà tài

2.5 APP BLYNK IOT 2.5.1 Gi ái thißu

Blynk là mát công ty phÅn mÃm cung cÃp c¢ sç h¿ tÅng cho Internet of Things Vào năm 2014, Blynk đã đi tiên phong trong cách tiÁp cÁn không cÅn mã đÅ xây dựng ćng dăng IoT và trç nên phå biÁn toàn cÅu nhå trình chỉnh sÿa ćng dăng di đáng cąa mình

Ngày nay, các doanh nghiáp thuác mọi quy mô tĉ các công ty khçi nghiáp mãi đÁn các doanh nghiáp lãn đÃu sÿ dăng nÃn tÁng phÅn mÃm cąa họ đÅ xây dựng và quÁn lý các sÁn phẩm đ°āc kÁt nái

Blynk là bá phÅn mÃm toàn dián cho phép t¿o nguyên m¿u, triÅn khai và quÁn lý tĉ xa các thiÁt bị đián tÿ đ°āc kÁt nái ç mọi quy mô

Cho dù đó là các dự án IoT cá nhân hay các sÁn phẩm đ°āc kÁt nái th°¢ng m¿i vãi hàng triáu sÁn phẩm, Blynk trao quyÃn cho ng°åi dùng kÁt nái phÅn cćng cąa họ

đồ án

vãi đám mây và t¿o các ćng dăng iOS, Android và web, phân tích dā liáu lịch sÿ và thåi gian thực tĉ các thiÁt bị, điÃu khiÅn tĉ xa tĉ mọi n¢i, nhÁn thông báo quan trọng và nhiÃu h¢n nāa

2.5.2 Thành ph Án và nguyên lý ho¿t đßng

Các thành phÅn chính cąa nÃn tÁng Blynk IoT bao gãm nh° sau: - Blynk.Console là mát ćng dăng web giàu tính năng phăc vă nhiÃu lo¿i ng°åi dùng khác nhau Các chćc năng chính cąa nó bao gãm [25]:

+ CÃu hình các thiÁt bị đ°āc kÁt nái trên nÃn tÁng, bao gãm cÁ cài đặt ćng dăng + QuÁn lý thiÁt bị, dā liáu, ng°åi dùng, tå chćc và vị trí

+ Giám sát và điÃu khiÅn thiÁt bị tĉ xa

Hình 2 15: Blynk Console [25] - Blynk.Apps là mát ćng dăng di đáng iOS và Android gác linh ho¿t phăc vă các chćc năng chính sau [25]:

đồ án

+ Giám sát và điÃu khiÅn tĉ xa các thiÁt bị đ°āc kÁt nái ho¿t đáng vãi nÃn tÁng Blynk

+ CÃu hình giao dián ng°åi dùng di đáng trong giai đo¿n t¿o m¿u và sÁn xuÃt + Tự đáng hóa ho¿t đáng cąa thiÁt bị đ°āc kÁt nái

Hình 2 16: Blynk App [25] - Blynk.Edgent là mát giÁi pháp đóng gói đ°āc thiÁt kÁ đÅ đ¢n giÁn hóa viác kÁt nái các thiÁt bị đ°āc hß trā vãi nÃn tÁng Blynk, cung cÃp quyÃn truy cÁp vào tÃt cÁ các tính năng nâng cao cąa nó mà không cÅn mã hóa ráng rãi Các tính năng chính cąa Blynk.Edgent bao gãm [25]:

+ Xác nhÁn quyÃn sç hāu thiÁt bị và cÃp phép Wi-Fi (đ°a thiÁt bị trực tuyÁn và xác thực chúng vãi mát ng°åi dùng nhÃt định)

+ QuÁn lý kÁt nái cho Wi-Fi, Cellular và Ethernet + TruyÃn dā liáu giāa thiÁt bị và đám mây

+ Tích hāp API vãi các tính năng cąa Blynk.Apps và Blynk.Cloud + CÁp nhÁt ch°¢ng trình c¢ sç qua m¿ng cho các m¿u phÅn cćng đ°āc chọn

đồ án

Hình 2 17: Blynk Edgent [25] - Th° vián Blynk là th° vián C++ di đáng và thân thián vãi ng°åi dùng, đ°āc cÃu hình sẵn đÅ ho¿t đáng vãi hàng trăm bÁng phát triÅn Nó thực hián mát giao thćc kÁt nái trực tuyÁn, cho phép giao tiÁp hai chiÃu và có đá trß thÃp

- Blynk.Cloud là c¢ sç h¿ tÅng máy chą đóng vai trò là trung tâm cąa nÃn tÁng Blynk IoT liên kÁt tÃt cÁ các thành phÅn l¿i vãi nhau [25]

Blynk s¿ ho¿t đáng theo nguyên tÃc nh° sau Ban đÅu máy chą Blynk s¿ kiÅm tra kÁt nái m¿ng, mã NodeMCU bao gãm mã điÅm phát sóng và mÁt mã Các kỹ thuÁt còn l¿i chỉ đ¢n giÁn là các h°ãng d¿n đ°āc gÿi tĉ phÅn mÃm Blynk đÁn NodeMCU đÅ thao tác vãi các khái liên quan đÁn gói chuyÅn tiÁp nh° đ°āc minh họa trong hình 2 18 [26]:

đồ án