Tiện ích và linh hoạt: Sử dụng nền tảng Blynk, người dùng có thể tạo ra các ứng dụng di động tùy chỉnh để giám sát và điều khiển các thiết bị.. Ứng dụng rộng rãi: Việc giám sát và điều k
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do và mục đích chọn đề tài:
Xu hướng IoT: Internet of Things (IoT) đang ngày càng trở nên phổ biến và quan trọng trong cuộc sống hàng ngày Việc kết nối các thiết bị thông qua internet và điều khiển chúng từ xa mang lại nhiều tiện ích và khả năng tối ưu hóa hoạt động Đề tài này giúp hiểu rõ hơn về cách triển khai IoT và ứng dụng nó vào việc giám sát và điều khiển các thiết bị.
Tiện ích và linh hoạt: Sử dụng nền tảng Blynk, người dùng có thể tạo ra các ứng dụng di động tùy chỉnh để giám sát và điều khiển các thiết bị Điều này mang lại sự tiện lợi và linh hoạt, cho phép người dùng kiểm soát các thiết bị từ bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào thông qua điện thoại di động hoặc máy tính bảng.
Sử dụng Blynk làm nền tảng: Blynk là một nền tảng IoT phổ biến và mạnh mẽ
Nó cung cấp các công cụ và tài nguyên để phát triển ứng dụng IoT dễ dàng và nhanh chóng Blynk cũng hỗ trợ nhiều loại thiết bị phổ biến như Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 và nhiều hơn nữa, giúp kết nối và điều khiển các thiết bị đa dạng. Ứng dụng rộng rãi: Việc giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua Blynk có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Ví dụ, trong ngành công nghiệp, nó có thể được sử dụng để giám sát và điều khiển các thiết bị máy móc Trong gia đình, nó có thể được áp dụng để kiểm soát đèn, nhiệt độ hoặc hệ thống an ninh Đề tài này mang lại giá trị thực tiễn và khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngữ cảnh.
Học tập và nghiên cứu: Nghiên cứu và phát triển đề tài này cung cấp cơ hội để học và áp dụng các kỹ năng về IoT, lập trình ứng dụng di động và tích hợp thiết bị Nó giúp củng cố kiến thức về công nghệ IoT và đóng góp vào việc phát triển các ứng dụng thông minh và tiện ích.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIỆU VỀ BLYNK
Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển
Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet Nó là một bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ đó bạn có thể xây dựng giao diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn được liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip
ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn online và sẵn sàng cho IoT.
Cách hoạt động của Blynk
Blynk được thiết kế cho IoT Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa, nó có thể hiển thị dữ liệu cảm biến, nó có thể lưu trữ dữ liệu, trực quan hóa và làm nhiều thứ hay ho khác Có ba thành phần chính trong nền tảng: Ứng dụng Blynk - cho phép bạn tạo giao diện cho các dự án của mình bằng cách sử dụng các widget khác nhau.
Blynk Server - chịu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại thông minh và phần cứng Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ máy chủ Blynk riêng của mình Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị và thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry Pi.
Thư viện Blynk - dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến - cho phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi Mỗi khi bạn nhấn một nút trong ứng dụng Blynk, thông điệp sẽ truyền đến không gian của đám mây Blynk, và tìm đường đến phần cứng của bạn.
API và giao diện người dùng tương tự cho tất cả phần cứng và thiết bị được hỗ trợ Kết nối với đám mây bằng cách sử dụng: Wifi, Bluetooth và BLE, Ethernet, USB (Nối tiếp), GSM.
GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN
Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT.
Phiên bản firmware: NodeMCU Lua
Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.
GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU.
Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
GIPO giao tiếp mức 3.3VDC
Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.
Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.
Cảm biến DHT11: là một cảm biến độ ẩm tương đối Để đo không khí xung quanh, cảm biến này sử dụng một điện trở nhiệt và một cảm biến độ ẩm điện dung
Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC)
Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH
Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz
Khoảng cách truyển tối đa: 20m
Cảm biến DHT11 bao gồm một phần tử cảm biến độ ẩm điện dung và một điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất nền giữ ẩm làm chất điện môi giữa chúng Sự thay đổi giá trị điện dung xảy ra cùng với sự thay đổi của các mức độ ẩm IC đo, xử lý các giá trị điện trở đã thay đổi này và chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số Để đo nhiệt độ, cảm biến này sử dụng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở của nó khi nhiệt độ tăng lên Để có được giá trị điện trở lớn hơn ngay cả khi nhiệt độ thay đổi nhỏ nhất, cảm biến này thường được làm bằng gốm bán dẫn hoặc polyme
2.2.3 Cảm biến khí gas MQ2
Cảm biến khí gas MQ2
Cảm Biến Khí Gas MQ-2 rất nhạy cảm với khí hóa lỏng,metan, propan và hydro, và cũng rất lý tưởng để phát hiện khí tự nhiên và các hơi dễ cháy khác Cảm biến này phát hiện nhiều loại khí dễ cháy và là cảm biến giá rẻ cho nhiều ứng dụng.
Tiêu thụ điện năng : 150mA
Phạm vị phát hiện rộng
Tốc độ phát hiện khí rất nhạy
Khả năng phục hồi phản ứng nhanh
Hoạt động ổn định trong thời gian dài
Độ nhạy tốt với khí hóa lỏng, khí tự nhiên, khí thành phố và khói.
Số chân Tên chân Mô tả
1 Vcc Chân cấp nguồn, điện áp hoạt động thường là + 5V
3 Digital Out Chân xuất đầu ra digital, bằng cách đặt giá trị ngưỡng trên chiết áp
4 Analog Out Chân xuất điện áp analog 0-5V dựa trên nồng độ khí
Điện áp tải tối đa: AC 250V-10A DC30V-10A
Điện áp điều khiển: 3 VDC
Trạng thái kích: Mức thấp (0V)
Đường kính Lỗ ốc: 3.1 mm
Khi dòng điện chạy qua mạch thứ nhất (1), nó sẽ kích hoạt nam châm điện Từ đó tạo ra từ trường để thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) Sau đó sẽ kích hoạt mạch thứ hai (2) Khi tắt nguồn, một lò xo được lắp trước vào tiếp điểm sẽ có nhiệm vụ là kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai lại một lần nữa
Quạt Tản Nhiệt là 1 thiết bị có thể tạo ra sự chuyển động của không khí để làm mát những vật mà đang có mức nhiệt cao
kích thước: dài-rộng-cao: 4Cmx4Cmx1Cm
Điện áp hoạt động: DC12V
Chỉ số hoàn màu: CRI>
Chất liệu: Sợi tổng hợp + Lõi đồng
Bản mạch rộng: 8mm khung đồng
Keo dán 3M dây dán vỏ xanh
Nhiệt độ làm việc: -20 độ C -> 60 độ C
Nút ấn là một loại công tắc đơn giản điều khiển hoạt động của máy hoặc một số loại quá trình Hầu hết, các nút nhấn là nhựa hoặc kim loại Hình dạng của nút ấn có thể phù hợp với ngón tay hoặc bàn tay để sử dụng dễ dàng.
Nguyên lý làm việc của nút nhấn:
Nút nhấn có ba phần: Bộ truyền động, các tiếp điểm cố định và các rãnh Bộ truyền động sẽ đi qua toàn bộ công tắc và vào một xy lanh mỏng ở phía dưới Bên trong là một tiếp điểm động và lò xo Khi nhấn nút, nó chạm vào các tiếp điểm tĩnh làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm.
Loại cell Li-ion trụ tròn 18650
Chu kì sạc xả trên 300 đến 500 lần (Nhà sản xuất đưa ra)
Nguyên lý hoạt động của pin 18650
Cực âm, cực dương đóng vai trò là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa ở pin li-on Dung dịch điện phân tạo môi trường dẫn cho ion liti di chuyển giữa 2 điện cực âm và dương Dòng điện chạy ở mạch ngoài khi pin di chuyển Quá trình này thể hiện ở quy trình sạc, xả Cụ thể như sau:
Ion-liti mang điện dương di chuyển từ cực âm (thường là graphite) qua dung dịch điện ly sang cực dương và dương cực sẽ có phản ứng với ion liti Mỗi ion Li dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong pin thì ở mạch ngoài, lại tiếp tục có 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm Điều này tạo ra cân bằng điện tích giữa 2 cực
Quá trình xả diễn ra ngược lại quá trình sạc Dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực dương của pin (trở thành cực âm), ion Li tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực âm của pin (ở quy trình này đóng vai trò cực dương) Trong quá trình sạc và xả pin sẽ đảo chiều
Trong một chu kỳ phóng điện, những nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến được cực âm Tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử và trung hòa về điện.
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM
SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI
Khối cảm biến: Thu thập các tín hiệu từ môi trường bên ngoài để đưa vào khối xử lý.
Khối nút nhấn vật lý: phát tín hiệu đưa vào khối xử lý để thay đổi trạng thái khối chấp hành.
Khối xử lý: nhận các tín hiệu và xử lý chúng và tương tác với khối Blynk
Khối Blynk: Hiển thị các giá trị đã được xử lý và phát tín hiệu về khối xử lý để điều khiển khối chấp hành
Khối chấp hành: nhận tín hiệu từ khối xử lý để hoạt động hoặc ngưng.
KHỐI NÚT NHẤN VẬT LÝ
CODE TRÊN ARDUINO IDE
#define BUTTON3PIN D7 int fan1State = HIGH; int fan2State = HIGH; int ledState = HIGH; float tempThreshold5; float humThreshold;
BlynkTimer timer; char auth[] = "h7HNAEfUlEe8WFZEKNWrkEZGXhnozfch"; // Token được cung cấp bởi Blynk char ssid[] = "Galaxy A33"; // Tên mạng Wifi char pass[] = "123456vn"; // Mật khẩu Wifi
BLYNK_WRITE(V5){ humThreshold = param.asInt();
BLYNK_WRITE(V4){ tempThreshold = param.asInt();
BLYNK_WRITE(V3) { ledState = param.asInt(); digitalWrite(LEDPIN, ledState);
BLYNK_WRITE(V1) { fan1State = param.asInt(); digitalWrite(FAN1PIN, fan1State);
BLYNK_WRITE(V2) { fan2State = param.asInt(); digitalWrite(FAN2PIN, fan2State);
Blynk.begin(auth, ssid, pass); dht.begin(); pinMode(FAN1PIN, OUTPUT); pinMode(FAN2PIN, OUTPUT); pinMode(LEDPIN, OUTPUT); pinMode(BUTTON1PIN, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON2PIN, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON3PIN, INPUT_PULLUP); timer.setInterval(1000L, checkSensors);
Blynk.run(); timer.run(); if (digitalRead(BUTTON1PIN) == LOW) { fan1State = !fan1State; digitalWrite(FAN1PIN, fan1State);
Blynk.virtualWrite(V1, fan1State); delay(500);
} if (digitalRead(BUTTON2PIN) == LOW) { fan2State = !fan2State; digitalWrite(FAN2PIN, fan2State);
Blynk.virtualWrite(V2, fan2State); delay(500);
} if (digitalRead(BUTTON3PIN) == LOW) { ledState = !ledState; digitalWrite(LEDPIN, ledState);
} void checkSensors() { float h = dht.readHumidity(); float t = dht.readTemperature(); float gas = analogRead(MQ2PIN); if (t > tempThreshold) { fan1State = LOW; digitalWrite(FAN1PIN, fan1State);
} if (h > humThreshold || gas > 200) { fan2State = LOW; digitalWrite(FAN2PIN, fan2State);
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
Lưu đồ điều khiển quạt 1 Lưu đồ điều khiển quạt 2
Lưu đồ điều khiển Led
Lưu đồ đổi trạng thái quạt 1 Lưu đồ đổi trạng thái quạt 2 Lưu đồ đổi trạng thái Led
THIẾT LẬP TRÊN BLYNK
3.5.1 Thiết lập các virtual pin.
- Thiết lập virtual pin cho giá trị nhiệt độ, độ ẩm và khí gas.
- Thiết lập virtual pin cho các button điều khiển.
- Thiết lập virtual pin cho ngưỡng nhiệt độ và độ ẩm.
3.5.2 Cấu hình các nút chức năng.
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ
Khởi động hệ thống: Ứng dụng Blynk trên điện thoại di động được kết nối với hệ thống.
Giám sát trạng thái các thiết bị: Trên giao diện của ứng dụng Blynk, có thể xem trạng thái hiện tại của các thiết bị (bật hoặc tắt) và các giá trị nhiệt độ, độ ẩm và khí gas Thông tin này được cập nhật liên tục từ các thiết bị Điều khiển các thiết bị: Có thể điều khiển các thiết bị bằng cách chạm vào nút bật hoặc tắt trên giao diện của ứng dụng Blynk Khi chạm vào nút bật, tín hiệu điều khiển được gửi đến thiết bị thông qua mạch điện, và đèn sẽ được bật Tương tự, khi người dùng chạm vào nút tắt, tín hiệu điều khiển được gửi để tắt
Cập nhật trạng thái: Sau mỗi lần điều khiển, trạng thái của các thiết bị được cập nhật trên giao diện của ứng dụng Blynk để phản ánh trạng thái thực tế hiện tại của các thiết bị.
Kiểm tra hoạt động: kiểm tra tính chính xác và đáng tin cậy của hệ thống bằng cách so sánh trạng thái đèn trên giao diện với trạng thái thực tế của các thiết bị và kiểm tra khả năng kết nối, phản hồi của hệ thống, đảm bảo rằng việc điều khiển các thiết bị được diễn ra một cách nhanh chóng và ổn định.
Thông qua việc giám sát và điều khiển các thiết bị qua Blynk có khả năng dễ dàng kiểm soát trạng thái của đèn chiếu sáng trong căn hộ thông qua điện thoại di động Hệ thống này mang lại tính tiện lợi và linh hoạt, cho phép tùy chỉnh và quản lý các thiết bị bật/tắt theo ý muốn.
Việc kiểm tra và đánh giá hoạt động của đồ án "Giám sát và điều khiển các thiết bị qua Blynk" đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác, ổn định và đáng tin cậy, đáp ứng yêu cầu và mục tiêu đề ra ban đầu.