Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internet

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internetNghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch Điều khiển thiết bị Điện dân dụng qua mạng internet

VIEN KY THUAT VA CONG NGHE

Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Mã số sinh viên

: Th§ Hồ Sỹ Phương

: Lê Xuân Sự

'SD5103010105 Lớp : 84K2 ~ CNKTD - DT

Nghệ An - 2018

giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức quý b;

Lê Xuân Sự.

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan về nội dung của đồ án *“ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mạch

điều khiển thiết bị điện đận dụng qua mạng internet” là do em tự tìm hiểu, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Hồ Sÿ Phương Mọi trích dẫn và tài liệu

mà em tham khảo đều được ghi rõ nguồn gốc

Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kỷ luật của trường Đại Học Vinh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỠI CAM DOAN

LỜI NÓI ĐẦU

1.2 Cơ sở lý thuyết về Module Ethernet Shield

1.2.1 Giới thiệu về Module Ethernet Shield

1.2.2 Thông số kỹ thuật Module thernet Shield

1.2.3 Tinh năng của Module Ethernet Shield :

1.2.4 Quan lý năng lượng Module Ethernet Shield 12

3 Téng quan vé module relay

1.3.1 Giới thiệu chung

13.2 Thông số của một module relay

1.3.3 Cách str dung Relay

1.4, Téng quan về phần mềm Blynk

144.1, Giới thiệu về phân mềm Blynk

1.4.2 Giới thiệu về cách thức làm việc Blynk ees

Chuong 2: PHAN TICH THIET KE HE THONG 7 17

2.1.1 Mô tả hoạt động của hi

2.1.2 Yêu cầu của hệ thống

3.3: Cũng tiẫt chỉ tồi cha che lal aay cp điện hung sử đụng chó nhà 6

2.2.1 Công suất chịu tái của các loại đây cáp điện thường sử dụng cho nhà ở

3 Các nguồn điện sử dụng cho nhà ở

2.3.1 Các nguồn điện thông dụng nhất

2.3.2 Một số cách đi dây và loại dây tương ứng, thông dụng

2.3.3 Các loại dây dẫn thích hợp cho nhà ở

2.4 Tính toán công suất và lựa chon day dẫn

3.5 Sơ đồ khối của hệ thống

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno

Hình 1.2 Sơ đồ chân trong ATmega 328

Hình 1.3.Sơ đồ khối cấu trúc bên trong ATmega 328

Hình 1.4 Sơ đỗ cấu trúc CPU trong ATmega 328

Hình 1.8 Hình ảnh Module relay kích ở mức cao

Tình 1.9 Hinh anh Module relay kích ở mức thấp

Hình 1.10 Hình ảnh Module relay

Hình 1.10 Hình ảnh Phần mềm Blynk

Hình 1.11 Hình sơ đỗ nguyên lý làm việc Blynk

Hình 2.1 sơ đồ hoạt động của hệ thống giám sát các thiề

Hình 2.2 sơ đồ khối của hệ thống

th 2.3 sơ đồ nguyên lý khi

Hình 2.4 sơ,

Tình 2.5 sơ đồ nguyên lý khối khối Input

Hình 2.6 sơ đồ nguyên lý khối khối điều khiển Output

Hình 2.6 sơ đồ nguyên lý khối Arduino Ethernet Shield

Tình 3.1 Download app Blynk cho dign thoại

Hinh 3.2 Biểu tượng app Blynk

Hình 3.3 Giao điện đăng nhập và đăng kí tài khoản mới een

Hình 3.4 Giao dign thé hign ma va Board Arduino sử dụng 41 Hình 3.5 Giao diện tạo một project mới

Hình 3.6 Giao diện tạo một projecL

Hình 3.7 Giao diện thêm đối tượng điều khiển

Hình 3.8 Các đối tượng điều khiên do Blynk hỗ trợ

Hinh 3.9, Déi tugng “Temperature

Hinh 3.9 Chink thông số cho nút nhắn *đèn 1”,

Hình 3.9, Minh hoạt một project điều hiên trên app Blynk

Hinh 3.10 Tai thư viện Blynk cho arduno

Hình 3.11 Add thư viện Blynk

Hình 3,12 Mở một ví dụ Blynk

Hình 3.13, Một ví dụ Blynk-Arduino-Ethernet

Hình 3.14 Tạo một Project mới es

Hình 3.15 Mã được Blynk gửi tới qua Gmail

Hinh 3.16 Chương trình nạp cho arduino

Hình 3.17 kết nối Shield Ethernet với Uno ø

Hình 3.18 kết nối Shield Ethernet với Mega 40

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thể phát triển hiện nay, với sự bùng nỗ của các ngành công nghệ

thông tin, điện tứ, tự động hóa, Đã làm cho đời sống của con người ngày càng

vào trong sản xuất và

hoàn thiện Các thiết bị tự động hóa đã ngảy cảng xâm

'thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi con người Do đó một ngôi

nhà thông mình có thể giám sát và điều khiển từ xa đã trở thành hiện thực Lâ một sinh viên CNKTĐ-ĐT trường Đại học Vinh, bằng những kiến thức đã học và mong

muốn thiết kế được một mô hình nhà tự động hóa đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt

, chế tạo mạch điều khiển

có thể hoàn thiện hơn.

Chương 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Téng quan về Arduino

1.1.1 Giới thiệu chung

Arduino cơ bán là một mã nguồn mở về điện tử được tạo thành từ phần cứng

va phần mềm Về mặt kĩ thuật có thể coi Arduino là một bộ điều khiển logic có thể

lập trình được Đơn giản hơn, Arduino là thiết bị có thể tương t

inh vi được lập trình sẵn Với thiết bị này việc lắp ráp

ác thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết

điện tử và lập trình Nó là trở ngại cho mọi người muốn tạo rỉ

món đồ mang tính công nghệ Song Arduino đã giải quyết được vấn dé nay,

Arduino được phát triển nhằm đơn gì

cũng như lập trình trên vi điều khiển và mọi người

thiết bị điện tử mà không

Những thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác:

~_ Chạy trên ẩa nên tảng: Việc lập trình Arduino có thể thực hiện trên các hệ

điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop, Android trên di động,

~_ Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu

= Ma nguén ma: Arduino duge phat trién dựa trên nguồn mở nên phần mềm chạy trên Arduino được chia sẻ để dàng và tích hợp vào các nền tảng khác nhau

~ ÁMở rộng phản cứng: Arduino được thiết

1g cho minh mot

n hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử

thể tiếp cận dễ dàng hơn với

~_ Đơn giản và nhanh làng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị

~_ Để đàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo

dễ

lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng

Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến

Phần mềm Arduino được gọi là sketches được tạo ra trên máy tính có tích

hợp môi trường phát triển (IDE) IDE cho phép viết, chỉnh sửa code và chuyển đồi

sao cho phần cứng có thể hiểu IDE dùng để biên dịch và nạp vio Arduino (qué trình xử lý này gọi la UPLOAD)

® Phần cứng Arduino:

Phần cứng Arduino là các board Arduino, nơi thực thi các chương trình lập

trình Các board nay có thẻ điều khiển hoặc đáp trả các tín hiệu điện, vì vậy các

thành phẩn được ghép trực tiếp vào nó nhằm tương tác với thế giới thực để cải

nhận va truyền thông Ví dụ các cảm biến bao gồm các thiết bị chuyển mạch, cảm biển siêu âm, gia tốc Các thiết bị truyền động bao gồm đèn, motor, loa và các thiết

bị hiển thị

Có rất nhiều ứng dụng sử dụng Arduino để điều khiển Arduino có rất nhiều module, méi module được phát triển cho một ứng dụng.Về mặt chức năng, các bo

mach Arduino được chia thành hai loại: 6 chip Atmega va loai

mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính Các bo mạch chính về cơ bản là giống

nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau Một số bo mạch có trang bị thêm các tính

năng kết nỗi như Ethernet và Bluetooth Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một

số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều

ng xung

~ Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các bộ cảm biển bên ngoài để thu thập số liệu

~ Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16MHz

- Cụ ng kết nối bằng chudin USB dé chang ta nạp chương trình vào bo

mạch và một chân cấp nguồn cho mạch, một mit reset

~ Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vỉ điều ki

mote

lên, nguồn cung cấp

cho Arduino có thể là từ máy tính thông qua công USB hoặc là từ bộ nguồn chuyên

dụng được biến đổi từ xoay chiều sang một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin,

* Điện áp đầu vào giới hạn 6-20V

*/ Dòng điện một chiều trên các chân vào ra là 40mA

*“ Dòng điện một chiều cho chân 3.3V là 50mA

¥ Clock Speed 16 MHz

¥ Flash Memory 16 Kb (ATmega 168) hoge 32 Kb (ATmega 328), SRAM I

Kb (ATmega 168) hoặc 2 Kb (ATmega 328), EEPROM S12 bytes (ATmega 168) hoặc 1 Kb (AT mega 328)

® Khối xử lý trung tâm

Trong bộ mạch Arduino IC đóng vai trỏ xử lý trung tâm là Atmega328 cầu

trúc sơ đồ chân của nó như sau;

PC2 (ADC2/PCINT10) PC1 (ADC1/PCINT9) PC0 (ADC0/PCINT8)

GND AREF

avec PBS (SCK/PCINTS)

PB4 (MISO/PCINT4) PB3 (MOSI/OC2A/PCINT3) PB2 (SS/OC1B/PCINT2)

PB1 (OC1A/PCINT1)

Hinh 1.2 So dé chan trong ATmega 328

ìn số 7): Chân cung cắp điện áp dương nguồn 5V

⁄ Chân GND (chân số 8): Chân đất chung

¥ Chân AREF (chin 21); La chan tham chiếu để chuyển đổi tín hiệu tương tự

Hình 1.3.Sơ đồ khối cấu trúc bên trong ATimega 328

® Khối xứ lý trung tâm trong IC ATmega 328 như sau:

Đây là kiến trúc chung trong lõi AVIR nói chung Chức năng chính của lõi

CPU là để đảm bảo thực hiện chương trình chính xác CPU do đó phải có khả năng

truy cập nhanh, thực hiện các tỉnh toán, thiết bị ngoại vi điều khiển và xử lý ngất

Để tối đa hóa hiệu suất, AVR sử dụng một kiến trúc Harvard vả đường bus riêng

biệt cho chương trình và dữ liệu Hướng truyền dữ liệu trong bộ nhớ chương trình thực hiện với một tốc độ nhất định.

tetne

Hình 1.4 Sơ đồ cầu trúc CPU trong ATmega 328

® Nguần nuôi

Arduino có thẻ được hỗ trợ thông qua kết nối USB hoặc với một nguồn cung

cấp điện bên ngoài Các nguồn năng lượng được lựa chọn tự động Hệ thống vỉ điều

khiển có thế hoạt động bằng một nguồn cung cấp bên ngoài từ 6V đến 20V Nên

cung cấp với ít hơn 7V, tuy nhiên pin 5V có thể cung cấp it hon 5V và hệ thống vỉ điều khiển có thể không ồn định Nếu sử dụng nhiều hơn 12V điều chỉnh điện áp có

nghị là 7V đến 12V

'thể quá nóng Pham vi khuy

¥ Chan Vin: Dign áp yao Arduino khi chúng ta dùng nguồn điện bên

ngoài Chúng ta có thể cung cấp nguồn thông qua chân này

⁄ Chân 5V: Cung cấp nguồn vi điều khiển và các bộ phận khác trên bo mach

và cung cắp nguồn cho các thiết bị ngoại vĩ khi kết nối tới bo mạch

Chân 3V3: Cung cấp nguồn cho các thiết bị cảm biến

⁄ Chân GND : Chan néi dat.

1.1.3 Cầu trúc phần mm va lap trink Arduino

+ Cấu trúc phần mềm các hàm cơ bản

Cấu trúc chương trình viết cho Arduino gồm hai phần đầu tiên là hàm khởi tạo

setup() va vong lap loop()

FUNCTION

Hink 1.5 Mô hình cấu trúc của chương trình Arduino

Hàm setupQ được gọi khi bắt đầu một bản thiết kế Trong hàm sẽ khai báo các biến khởi tạo, các chế độ của chân, bắt đầu sử dụng các thư viện Hàm setup chỉ chạy một lần sau mỗi lần bật nguồn hoặc resct mach Arduino

void setup() {

beginSerial(9600);

pinMode(buttonPin, INPUT);

' Jivong lap loop kiem tra nut pin moi lan lap Jiva gui du licu ra cong serial neu an nut void loop()

{

if(digitalRead(buttonPin) — HIGH) serialWriteCH");

else serialWrite(‘L’);

Trong đó: pin 18 số của chân muốn đặt chế độ, mode l

INPUT_PULLIP, OUTPUT Gié tri tra vé 1a none

© Vidu3

int ledPin =

/ket noi den Led voi chan so 13

digital Write(ledPin, HIGH); // den led sang

delay(1000); // doi trong 1s

digital Write(ledPin, LOW); //den led tat

delay(1000); //doi trong ts )

Y serial,printin (eid tri): In gid tri dé Monitor Serial trén may tính

8 doc (đầu vào)

trị kỹ thuật số

Y pinMode (pin, ché hình cho một pin kỹ thuật số

hoặc viết (đầu ra) một

Y digitalRead (pin): Đọc một giá trị kỹ thuật số (HIGH hoặc LOW) trên một

bộ pin cho đầu vz

Y digitalWrite (pin, gid tri): Ghi gid tri ky thuật số (HIGH hoặc LOW) với một

bộ pin cho đầu ra

© Ví dụ 4:

int ledPin ~ 13://ket noi den led voi chan so 13

int inPin = 7; //ket noi chan so 7 voi nut nhan int val = 0;// bien doe cac gia tri cua nut nhan

void setup) {

pinMode(ledPin, OUTPUT);// dat chan so 13 lam chan xuat

pinMode(inPin, INPUT)://dat chan so 7 lam chan nhap

} void loop)

val = digitalRead(inPin); //doc du lieu tu chan so 7

digital Write(JedPin, val); /den led se sang hoae tat theo nut nhan

1.2 Cơ sở lý thuyết v8 Module Ethernet Shield

1.2.1 Giéi thigu vé Module Ethernet Shield

+ Khái niệm: Ethemet là kiểu mạng cục bộ (LAN) được sử dụng rộng rãi

nhất hiện nay Thực chất, Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý

phần lớp liên kết dữ liệu) vì vậy có thể sử dụng các giao thức khác nhau ở

phía trên, trong đó TCP/IP là tập giao thức được sứ dụng phổ biến nhất Tuy vậy, mỗi nh: ái n có thể thực hiện giao thức riêng hoặc theo một

chuẩn quốc tế cho giải pháp của mình trén co so Ethernet High Speed Ethernet (HSE) của Fieldbus Foundation chính là một trong lám hệ bus trường được

chuẩn hóa quốc tế theo IEC 61158,

¥ Dé dang cai dat trên hầu hết các Router

t quá tương đối nhanh Trung bình khoảng 2s

với tình trạng mạng hoạt động tốt, thời gian này có thể gia tăng lên 4,5s đới với

những trường hợp nghẽn mạng

Ý Có thể biết được trạng thái thiết bị chắc chắn thông qua tin hiệu phản hồi

Điều khiển được nhiều thiết bị thông qua việc thêm nhiều Module Replay

và dùng thêm board mở rộng

* Chưa thực hiện tính năng bảo mật

10

Độ trễ tín hiệu phụ thuộc nhiều vào điều kiện mạng INTERN:

cae.vn

Hinh 1.6: Hinh anh tue té etia Module Ethernet Shield

1.2.2 Thông số kỹ thuật Module thernet Shield

~ Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm

- Hoạt động tại điện áp SV (được cấp từ mạch Arduino)

- Chịp Ethernet: W5100 với bufer nội 16KB

- Tốc độ kết nỗi: 10/100Mb

~ Kết nối với mạch Arduino qua céng SPT

- Thư viện và code mẫu có sẵn trong chương trình Arduino

Tưu ý rằng bởi vì WS100 và SD card sử dụng chung chuẩn truyền SPI, vì vậy một thiết bị duy nhất có thể được hoạt động tại một thời điểm Nếu bạn đang sử dụng cả hai thiết bị ngoại vi trong chương trình của bạn, điều này cần được xử lý

bởi các thư viện tương ứng

1.2.3 Tính năng cita Module Ethernet Shield

- Hỗ trợ chuẩn 802.11 b¿g/n

-_ Wi-Fi2.4 GHz, hỗ ưrợ WPA/WPA2

~ _ Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V,

~ Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến! 15200

~_ Tích hợp ngăn xếp giao thứcTCP / IP

h hợp chuyển đôi TR, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và phù hợp

với mạng

~_ Tích hợp PLL, bộ quản lý, va các đơn vị quản lý điện năng

- Công suất đầu ra +19.5đBm trong chế độ 802 Ib,

~_ Tích hợp cảm biến nhiệt độ

~_ Hỗ trợ nhiều loại anten,

- Wake up và truyền các gói đữ liệu trong <2ms

- _ Chế độ chờ tiêu thụ điện năng<1.0mW (DTIM3)

- Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP va UDP

~_ Lâm việc như các máy chủ có thể kết nỗi với nhiều máy con

( Quản lý năng lượng Module Eihcrner Shield

⁄ Được thiết kế dựa trên chip Wiznet W5100, hỗ trợ cả hai chuẩn Ethernet là TCP và UDP Arduino Ethernet Shield hỗ trợ tối đa bốn thiết bị đồng thời kết nối

Sử dụng thư viện Pihernet có sẵn để kết nối véi internet thông qua một Jack R45

⁄ Có tích hợp khe cắm thẻ micro SD, có thể được sử dụng để mở rộng bộ nhớ

cho Arduino, hu

các tập tin phục vụ qua mang Arduino Ethernet Shicld tong thích với Arduino Uno và Mega (sử dụng thư viện Ethernet có sin trong Arduino IDE) Thu vign SD ciing c6 sin trong Arduino IDE, giúp bạn tiếp cận và sử dụ

nhanh nhất có thé,

⁄ Arduino giao tiếp với cả hai module W5100 và thé SD bing cach sit dung

chuẩn SPI, trên các chân I1, 12, và 13 của bo Arduino Uno R3 và chân 50, 51 và 52 cua bo Arduino Mega 2560, chân số 10 được sử dụng để chọn WS100 và chân số 4 cho SD card Lưu ý rằng bởi vì W5100 và SD card sử dụng chung chuẩn truyền

SPI, vì vậy một thiết bị duy nhất có thể được hoạt động tại một thời điểm Nếu bạn

đang sử dụng cả hai thiết bị ngoại vi trong chương trình của bạn, điều này cần được

xử lý bởi các thư vi tường ứng,

1.3 Tổng quan về module relay

1.3.1 Giới thiệu chung

Rơ-le là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì lẽ đó, rơ-le được

12

dùng làm công tắc điện tử! Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng

thá

Hinh 1.8 Hành ảnh Module relay kích ở mức cao

Hình 1.9 Hình ảnh Module relay kích ở mức thập

3.2 Thông số của một module relay

Một module ro-le được tạo nên bởi 2 linh kiện thụ động cơ bản là rơ-le và

transistor, nén module rơ-le có những thông số của chúng,

Hình 1.10 Hình ảnh Modile relap

/ 10A -250VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le với

hiệu điện thể <= 250V (AC) là 10A

10A - 30VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le với

hiệu điện thế <= 30V (DC) là 10A

/ 10A - 125VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le với

hiệu điện thế <= 125V (AC) là 10A

/ 10A - 28VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp

hiệu điện thế <= 28V (DC) là 10A

/ SRD-0SVDC-SL-C: Hiện điện th kích tối ưu là 5V

m của rơ-le với

1.3.3 Céich sit dung Relay

Rơ-le bình thường gồm có 6 chân, Trong đó có 3 chân để kích, 3 chân còn lại

nối với đồ dùng điện công suất cao

1 Ba chân dùng để kích

«+: cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này

lối với cực âm

+S: chan tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích rơ-

le

Nếu bạn dang ding module ro-le kich ở mức cao và chân § bạn cấp điện thế

đương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không

Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp

2 Ba chân còn lại nối với đỗ dùng điện công suất cao:

14

+ COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình khuyên

bạn nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực

dương nếu là hiệu điện một chiều

» ON hoặc NO: chân này bạn sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay

và cực dương của nguồn nếu đỏng điện một chiều

+ OFF hoặc NC: chân này bạn sẽ nổi chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện

xoay chiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều

1.4 Tống quan về phần mềm Blynk

1.4.1 Giới thiệu về phần mềm Blynk

mềm được thiết kế cho Android, iOS cho chúng

ta khả năng tự tạo ứng dụng kết nối với các board Arduino, Raspberry và các bo

mạch khác để điều khiến chúng

'Blynk giúp bạn điều khiển thiết bị từ xa qua internet, thu thập dữ liệu của cảm

biển, ảo hóa việc giao tiếp và thực hiện nhiễu việc khác

Trước khi biết Blynk, đề điều khiển được thiết bị qua Internet, tôi phải làm rất

nhiều việc như mở port modem trong nhà, đăng ký dịch vụ tên miễn như DynDNS,

No-IP để tự cập nhật địa chỉ IP modem, viết code cho phần cứng, viết ứng dung cho

phần cứng biến phần cứng đó thành một webserver để diều khiển từ trình duyệt

web, viết app android hay iOS, tất cả những điều trên rất đễ làm nản lòng nếu một

trong các giai đoạn đó chưa được thực hiện rốt ráo

Bây giờ với Blynk, bạn cần các module phần cứng được hỗ trợ và app này vậy:

là xong Bạn có thể điều khiển thiết bị dựa trên Internet qua mạng LAN, mạng Internet bắt kỳ chỗ nào và thậm chí 3G, rồi cả 4G nữa Tắt cả đều không còn là vấn

Hình 1.10 Hình ánh Phan mém Blynk

1.4.2 Giới thiệu về cách thúc làm việc Biynk

khi bạn nhắn nút điều khiển, lệnh sẽ được truyền về server của Blyn|

Blynk gửi lệnh về module điều khiển, module sau khi chạy lệnh sẽ gửi lại kết quả sau đó

theo quy trình ngược lại nghĩa là từ thiết bị gửi về server rồi từ server gửi về điện

thoại của bạn Sử dụng Blynk bạn không cần phải biết viết app cho Android, chỉ với

thao tác rê và thả các đối tượng trong giao diện và vải thiết lập là xong

Minh 1.11 Hình sơ đỗ nguyên lý làm việc Blynk

16

Chương 2

PHAN TICH THIET KE HE THON

2.1 Yêu cầu ban dầu

2.1.1 Mô tả hoạt động của hệ

Hình dưới trình bày sơ đồ của hệ thống giám sát, điều khiển, thiết bị điện dân

dụng từ xa, qua mạng internet ứng dụng trong tòa nhà

Hình 2.1 sơ đỗ hoạt động của hệ thông giám sát các thiết bị điện dân dụng

~ Hệ thống hoạt động khi bạn nhắn nút điều khiển, lệnh sẽ được truyền vÈ server của Blynk, sau đó Blynk gửi lệnh về module điều khiển, module sau khi chạy lệnh sẽ gời lại kết quả theo quy trình ngược lại nghĩa là từ thiết bị gửi về server rồi

từ server gửi về điện thoại của bạn

~, Sử dụng Blynk bạn không cần phải biết viết app cho Android, chỉ với thao

tác rẻ và thá các đối tượng trong giao diện và vài thiết lập là xong

~ Tại Blynk gửi lệnh về module điều khiển, module sau khi chạy lệnh sẽ gửi

ỉ từ server gửi

lại kết quá theo quy trình ngược lại nghĩa là từ thiết bị gửi về server

về điện thoại của bạn:

+ Giám sát giám sát, điều khiền, thiết bị điện dân dụng tử xa và liên tục tại các thời điểm trong ngày

+ Hiển thị các chế độ giám sát, điều khiền, thi

3.1.2 Yêu cầu của hệ thống

a Module diéu khién thiét bị điện dan dung qua mang internet

> Yêu cầu chức năng

-_ Kết nối với mạng internet, điều khiến thiết bị điện dận dụng qua mang

intemet

bị điện dân dụng từ xa

tự

~_ Blynk thông qua môi trường ko đây wifi nhận được tín hiệu điều khiển, thì

bộ vi xử lý của hệ thống Module Arduino Ethemet Shield sẽ xử lý tín hiệu để chuyén Arduino

- Điều khiển cơ cấu chấp hanh qua relay dé diéu khién cac thiét bj dign trong

nhà như: quạt, bóng đèn, điều hòa, tivi

~ Điều khiển thiết bị: Người dùng có thể điều khiển

diện web phù hợp với tất cả các thiết bị như PC, laptop, máy tính bảng, điện thoại thông qua internet

~ _ Các dữ liệu từ module do được ghỉ vào cơ sở dữ liệu theo thời gian để lưu trữ

theo dạng file exe

về theo ngày, tháng, nam,

> Yêu cầu phi chức năng

) và mỗi loại dây/cáp có mức chịu tải khác nhau

c bảng mô tả công suất chịu tải

của các loại dây/cáp như dười đây Công suất chịu tái nêu trong các bảng này là phủ hợp với nhiệt độ môi trường đến 40 độ C và cũng đã xem xét đến vấn để sụt áp

e giám sát cũng như xuất bản

đây/ cáp (tết diện ruột

Đối với mục đích nhà ở, hướng dẫn này đưa ra c

nhằm đảm bao chat lượng điện sinh hoạt cho nhả ở

Bang 1: Cong suất chịu ti của cdp Duplex Du-CV, Duplex Du-CX

Tiếtdiện ÂCôngsuất Chiềudài ‘Tiétdign Côngsuất Chiều dài

ruột dẫn — chịu tả đường dây ruộtdẫn chịu tải đường dây

Chiều dài đường dây đề nghj sic dung 6 bang n

không quả 5% ở điều kiện đây tải

tinh téan theo độ sụt áp,

18

Đối với nguồn Ipha 2dây, 220V, sau khi chọn được tiết diện ruột dẫn phù hợp với

công suất nhưng chưa phù hợp với chiều dài đường dây mong muốn thì chỉ việc tăng tiết diện lên một cấp (vi du tang tir 3mm2 lên 4mm2) và kiểm tra lại theo công

thức đưới day (0,187x Px L /S <= 11), néu théa man thi tiét diện đây vừa tăng lên

là đã phù hợp, nếu chưa thỏa mãn thì tăng, diện ruột lên một cấp nữa và

kiểm tra lại như trên cho đến khi thỏa mãn

Chiều dài đường đây mong muốn,

= Tiét điện ruột dẫn cia day, mm?

thi

» Công su: bị điện trong nhà

Báng 2: Công suất chịu tải của cáp Điện ké DK-CVV, DK-CXV

ruộtdẫn PVC@ĐK- XLPE(ĐK- ruộtdẫn PVC(ĐK- XLPEŒĐK-

cv) (XY) vy) CxV)

3mm° =<64kW =8§2kW l0mmẺ <l3⁄4kW 17,0 kW

4mm =76kW Z<9§kW limm’ =<142kW 18,1 kW

Smm <88kW <II2kW jl4mm° <l6@6kW <207kW 55mmỔ <94kW =<Il9kW l6mmẺ <l78§kW <220kW' 6mm <9,8kW 24kW_ 22mmÏS <220kW <272kW

Bảng 3: Công suất chịu tải cia day VC, CV, CVV

Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải

<3,6kW 8mm 5 12,5kW

<44kW 10 mm? < 14,3 kW

Công suất nêu trong bảng trên phù hợp cho chiêu dài dây đến 30m, với độ sụt áp

không quá 5% ở điều kiện đây tải

Băng 4: Công suất chịu tải cia day dai mém VCm, VCmd, VCmx, VCmt, VCmo

Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tái 'Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải

Công suất nêu trong bảng trên phù hợp cho chiều dài đây đến 30m với độ sụt áp

không quả 5% ở điều kiện dây rải

"Bảng 5: Công suất chịu tải của dây V⁄4

Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải 'Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải

Công suất nêu trong bảng trên phù hợp cho chiều dài dây đến 30m, với độ sụt áp

không quá 5% ở điều kiện đây tải

20

2.3 Các nguồn điện sử dụng cho nhà ở:

2.3.1 Các nguân điện thông dụng nhất

+* Nguồn điện 1pha 2dây (thông dụng nhất)

Nguồn Ipha 2đây gồm có 1 đây pha và 1 dây trung tính (còn được gọi là 1 dây nóng và 1 đây nguội) Đây lả nguồn điện cho nhà ở thông dụng nhất tại Việt Nam hiện nay

s Nguồn điện Ipha 3day

Nguồn điện Ipha 3đây gồm có 1 đây pha 1 đây trung tính và 1 đây nối đất (còn được gọi là 1 đây nóng, 1 dây nguội và 1 đây bảo vệ) Ở Việt Nam hiện nay nguồn điện này bắt đầu áp dụng ở các tòa nha cao tang, biệt thự, building, khách sạn, nơi có sử dụng các máy móc thiết bị quan trọng hoặc các nhà ở cao cắp hơn

+ Nguồn điện 3pha 4dây (ít gặp)

Nguồn điện 3pha 4dây gồm có 3 dây pha và I dây trung tính (còn được gọi là 3 đây nóng, I đây nguội) Ở Việt Nam hiện nay nguồn điện này ít gặp trong nhà ở, trừ

khi chủ nhà có ý định sử dụng thiết bị điện 3pha

-+ Nguồn điện 3pha Sday (rit ít gặp)

Nguồn điện 3pha 5dây” gồm có 3 đây pha I dây trung tính và 1 dây nói đất bảo

vệ (côn được gọi là 3 đây nóng, 1 đây nguội va I day bao vệ) Ở Việt Nam hiện nay

nguồn điện ni ít gặp trong nhà ở, trừ khi chủ nhà có ý định sử dụng thiết bị

điện 3pha và có yêu cầu thêm về đây bảo vệ

2.3.2 Một số cách di dây và loại đây tương ứng, thông dựng

s# Đi đây nỗi: Dây & cáp điện được luồn trong các ống nhựa hoặc nẹp nhựa và được cố định trên tường, trần nhà Số lượng day trong ống cần xem xét sao cho đừng quá chật để có thể rút dây, luồn dây khi cần thiết sửa chữa thay thế Các loại

đây như VCm, VCmd, VC là thích hợp cho cách đi dây nổi

“> Đi đây âm tường, âm trần, âm sàn:

Day & cáp điện được luồn trong các ống nhựa (ống trơn khi đi thẳng, ống ruột

gà khi chuyển hướng) đặt âm trong tường, trần hoặc sàn nhà Số lượng dây trong

ống cần xem xét sao cho đừng quá chật để có thẻ nit day, luôn dây khi cần thiết sửa

chữa thay thế, Các loại dây điện như VC, CV, CVV là thích hợp cho cách đi dây

luồn trong các Ống nhựa cứng hoi

ngầm dưới đất ở độ sâu khỏang 0,7mét Các loại cáp có áo giáp thép hoặc được bọc

kim loại thì có thể chôn trực tiếp trong đất mà không cần luồn trong ống Cần thiết

ống thép chịu lực, không thấm nước và chôn

21

phải chọn các loại đây / cáp có khả năng chống thấm nước, chống côn trùng cho đường dây đi ngầm

3.3.3 Các loại dây dẫn thích hợp cho nha &

+#* Theo thông lệ của ngành Điện lực cũng như thực tế hiện nay ở Việt Nam, hướng dẫn này chọn nguồn điện “1 pha 2 dây” đề trình bày cho mục đích nhà ở

Hướng dẫn này chia hệ thống dây cho nhà ở ra làm 3 phần và tương ứng với mỗi

phần hưởng dẫn này đưa ra các đề nghị về các loại dây dẫn có thể được dùng như

sau:

Doan dây ngoài đường vào đầu nhà (đoạn dây ngoài trời)

ây nối từ lưới điện địa phương vào đến nhà, thông thường,

đoạn dây này nằm hòan tòan ngoài trời (ngoại trừ một số rất iL nhà ở sử dụng cáp ngằm thì đoạn day này được chôn dưới đất) Đoạn dây ngoài trời này được đẻ nghị

xử dụng một trong các loại dây/cáp sau đây:

s* Cáp Duplex ruột đồng, cách điện PVC (Duplex Du-CE)

Cáp Duplex Du-CV có 2 ruột

sợi đồng được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện PVC

với nhau Cấp điện áp của cáp là 450/750V hoặc 0,6/1kV

s* Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX)

Cáp Duplex Du-CX có 2 ruột dẫn bằng đồng, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7

ng được xoắn lại với nhau mỗi ruột dẫn được bọc cách điện XLPE mảu đen

sau đó xoắn với nhau, một trong hai lồi có gân nổi đẻ phân biệt pha Cấp điện áp

Cách điện PVC đồng | Ruật dẫn đồng Cách dign XLPE

%* Đoạn dây từ đầu nhà vào điện kế (đoạn cáp điện kế)

Đoạn dây này là dây nối từ đầu cuối đoạn dây ngoài trời (được nói ở mục

3.1) đến điện kế (đồng hỗ đo điện năng tiêu thụ) Thông thường đoạn dây này nằm

một nữa doc theo tường, một nứa trong nhà (vì thông thường điện kế được đặt trong nhà) Đoạn đây này được đề nghị sử dụng một trong các loại dây/cáp sau đã

2

s# Cáp Điện kế ruột đồng, cách điện PVC (DK-CVV)

Cáp Điện kế ruột đồng cách điện PVC còn gọi là cáp Muller ruột đồng cách

điện PVC, cáp có 2 hoặc nhiều hơn 2 ruột dẫn, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi

được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện bằng vật liệu PVC, một

lớp bọc lót PVC, một lớp băng nhôm (để chỗng trộm điện) và lớp vỏ bọc PVC bảo

vệ bên ngoài, cấp điện áp của cáp là 450/750V hoặc 0,6/1kV

#*ˆ Cáp Điện kế ruột đồng, cách điện XLPE (DK-CXW)

Cáp Điện kế ruột đồng cách điện XLPE còn gọi là cáp Muller ruột đồng cách điện XLPE, cáp có 2 hoặc nhiều hơn 2 ruột dẫn, ruột dẫn là I sợi đồng đặc hoặc 7 sợi được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện bằng vật liệu XLPE

màu trắng-trong (màu tự nhiên), một trong hai lồi có băng màu hoặc sọc màu để

phân biệt pha, một lớp bọc lót PVC, một lớp băng nhôm (để chỗng trộm điện) và lớp vỏ bọc PVC bảo vệ bên ngoài, cấp điện áp của cáp là 0,6/ IV

Ruệt dẫn đồng Rott din dag Cáchđin PVC Cáchđiện XLPE Loptee Fve Đăng nàn Lapin PVC

= Blow én

Vo bee PVE Vo bec PVC pKCVY BK-CXY

“> Day dẫn từ điện kế đến các thiết bị tiêu thụ điện (dây dẫn trong nhà)

G Việt Nam, hầu như 2 đoạn dây đã để cập ở mục 3.1 và 3.2 đều do ngành Điện lực tự lựa chọn và lắp đặt nếu chủ nhà không có yêu cầu gì riêng Còn các dây dẫn từ điện kế đến các thiết bị tiêu thụ điện, bầu hết là do chủ nhà tự quyết định lo

liệu, đây là công việc mà hướng dẫn này cho là chủ nhà cần thiết phải quan tâm Các dây dẫn này được để nghị sử dụng một trong các loại sau đây,

+3 Dây đơn cứng (VC)

Dây đơn cứng (VC) là dây có ruột dẫn là 1 sợi đồng, bọc

Cấp điện áp của dây là 600V

Ngoài ra, còn có Dây đơn cứng không chỉ (LE-VC) không tác hại cho con người và môi trường bằng cách sử dụng vật liệu PVC không chỉ (LF-PVC), phù hợp

quy dinh RoHS (Restriction of Hi

Rutt din 1 epi dna Rust dle, 1 sợi đồng Cách đện PVC, ex Chch dign LE-PVC

ách điện PVC,

-ardous Subsiances) của châu Âu