IoT cơ bản là sự kết nối của các thiết bị với Internet, trong đó các thiết bị điệnphải giao tiếp với nhau và giao tiếp với máy tính bảng cũng như với Internet để tạothành một hệ thống th
Tìm hiểu về IoT là gì
Internet of Things (IoT), hay còn gọi là internet vạn vật, đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý trên toàn cầu được kết nối với internet để thu thập và chia sẻ dữ liệu Nhờ vào sự phát triển của bộ xử lý giá rẻ và mạng không dây, mọi vật từ viên thuốc đến máy bay đều có thể trở thành một phần của IoT Điều này mang lại sự “thông minh kỹ thuật số” cho các thiết bị, cho phép chúng giao tiếp mà không cần sự can thiệp của con người, từ đó hợp nhất thế giới kỹ thuật số và vật lý.
IoT giúp nâng cao chất lượng cuộc sống và công việc của con người bằng cách tối ưu hóa quản lý thời gian Đối với các doanh nghiệp, IoT cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất hoạt động của hệ thống, từ máy móc đến chuỗi cung ứng và logistics, giúp họ đưa ra quyết định thông minh hơn.
IoT giúp tự động hóa quy trình và giảm chi phí lao động cho các công ty, đồng thời giảm thiểu lãng phí và nâng cao chất lượng dịch vụ Công nghệ này không chỉ làm cho sản xuất và giao hàng trở nên tiết kiệm hơn mà còn mang lại sự minh bạch trong các giao dịch của khách hàng Vì vậy, IoT trở thành một yếu tố quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và sẽ tiếp tục phát triển song song với sự tiến bộ của công nghệ.
An IoT system consists of four key components: devices (Things), gateways for connectivity, network and cloud infrastructure, and data analytics and processing services.
Vậy ưu nhược điểm của IoT là gì ?
Truy cập thông tin từ mọi lúc, mọi nơi trên mọi thiết bị.
Cải thiện việc giao tiếp giữa các thiết bị điện tử được kết nối.
Chuyển dữ liệu qua mạng Internet giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc.
Tự động hóa các nhiệm vụ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ của doanh nghiệp.
Khi nhiều thiết bị kết nối và chia sẻ thông tin với nhau, nguy cơ hacker đánh cắp dữ liệu bí mật cũng gia tăng.
Các doanh nghiệp đang phải đối mặt với số lượng lớn thiết bị IoT, điều này tạo ra thách thức trong việc thu thập và quản lý dữ liệu hiệu quả từ các thiết bị này.
Nếu có lỗi trong hệ thống, có khả năng mọi thiết bị được kết nối sẽ bị hỏng.
Do không có tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích cho IoT, việc giao tiếp giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau trở nên khó khăn.
Ứng dụng của IoT
Ứng dụng của IoT trong cuộc sống
IoT, hay Internet of Things, là công nghệ thông minh có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Hiện nay, một số lĩnh vực nổi bật nhất đang áp dụng IoT bao gồm y tế, giao thông, nông nghiệp và nhà thông minh.
+ Quản lý các thiết bị cá nhân: thiết bị đeo tay để đo nhịp tim huyết áp
+ Xử lý trong các tình huống khẩn cấp
+ Lĩnh vực mua sắm thông minh
+ Đồ dùng sinh hoạt hằng ngày: như máy pha coffee, bình nóng lạnh
Công nghệ IoT đã được áp dụng rộng rãi trong các công xưởng sản xuất xe hơi, giúp tự động hóa quy trình sản xuất Điều này không chỉ cắt giảm số lượng công nhân mà còn thay thế bằng các hệ thống tích hợp trí thông minh nhân tạo, mang lại năng suất vượt trội và độ chính xác cao hơn.
- Internet Of Things được ví như là một bước tiến công nghệ tiếp theo của loài người
Tìm hiểu về đề tài
Công tơ điện thông minh là thiết bị hiện đại giúp theo dõi mức tiêu thụ điện năng trong gia đình, tương tự như công tơ truyền thống nhưng được tích hợp các tính năng thông minh Người dùng có thể quản lý và giám sát điện năng thông qua ứng dụng di động Ngoài ra, nhiều sản phẩm công tơ thông minh còn được trang bị chức năng an toàn điện như cảnh báo quá tải và cảnh báo vượt mức tiêu thụ, đồng thời có khả năng kết nối với các thiết bị khác trong gia đình để tạo ra các ngữ cảnh thông minh tự động.
Công tơ điện thông minh là sản phẩm công nghệ tiên tiến, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho các gia đình So với công tơ truyền thống, sản phẩm này không chỉ nâng cao tính năng mà còn giúp cải thiện cuộc sống của nhiều gia đình Việt, hướng tới sự tiết kiệm và an toàn hơn.
Nên sử dụng loại công tơ điện thông minh nào là phù hợp?
Công tơ thông minh, hay Bộ giám sát tiêu thụ điện năng thông minh, đang trở thành một sản phẩm mới mẻ trong thị trường nhà thông minh tại Việt Nam Hiện nay, có nhiều đơn vị cung cấp công tơ thông minh với đa dạng xuất xứ và tính năng Đối với những người dùng mới, việc lựa chọn thương hiệu uy tín, loại công tơ phù hợp với nhu cầu và dịch vụ tư vấn lắp đặt cũng như bảo hành trong quá trình sử dụng là một thách thức không nhỏ.
Hình 1.3 Công tơ điện thông minh
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Sơ đồ khối
Tính toán, lựa chọn thiết bị
ESP8266 là vi mạch Wi-Fi giá rẻ, hỗ trợ giao thức TCP/IP, có khả năng tích hợp vào vi điều khiển Sản phẩm này được sản xuất bởi Espressif Systems tại Thượng Hải, Trung Quốc.
Chip ESP8266EX sở hữu nhiều tính năng nổi bật, bao gồm bộ xử lý L106 32-bit RISC dựa trên tiêu chuẩn Tensilica Xtensa Diamond, hoạt động ở tần số 80 MHz cùng với SRAM trên chip Bộ nhớ nội của ESP8266EX bao gồm SRAM và ROM, với SRAM có kích thước nhỏ hơn 36kB khi hoạt động ở chế độ station ROM không thể lập trình, do đó chương trình được lưu trữ trong Flash ngoại Chip này sử dụng Flash ngoại để lưu trữ chương trình và khởi động trực tiếp từ bus SPI, với kích thước Flash ngoại khác nhau tùy theo từng loại module ESP8266; ví dụ, ESP-01 có kích thước Flash ngoại là 1MB, trong khi ESP-12E có kích thước lên tới 16MB.
Chân GPIO hỗ trợ nhiều chức năng như I²C, I2S, UART, PWM và điều khiển từ xa, với khả năng cấu hình linh hoạt Giao thức I²C có thể hoạt động ở cả chế độ master và slave, cho phép cấu hình các chân SDA và SCL qua phần mềm Giao diện I²S sử dụng DMA và chia sẻ chân với GPIO Hệ thống UART hỗ trợ hai cổng: UART0 sử dụng GPIO3 (RX) và GPIO1 (TX), trong khi UART1 sử dụng GPIO2 (TX) nhưng chỉ có thể truyền dữ liệu qua GPIO2 do GPIO8 được dùng cho bộ nhớ flash Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp ADC 10 bit để xử lý tín hiệu analog.
LCD 16×2 là màn hình hiển thị được sử dụng để thể hiện trạng thái hoặc thông số với 16 chân kết nối, bao gồm 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN) Năm chân còn lại được sử dụng để cấp nguồn và chiếu sáng cho LCD 16×2 Các chân điều khiển cho phép cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc dữ liệu, cũng như chế độ đọc hoặc ghi LCD 16×2 hỗ trợ cả chế độ 4 bit và 8 bit, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
Màn hình LCD 20x4 là một thiết bị hiển thị tinh thể lỏng nhỏ gọn, chuyên dùng để trình bày chữ và số theo bảng mã ASCII Mỗi ô của màn hình này được cấu thành từ các điểm tinh thể lỏng, có khả năng hiển thị các ký tự thông qua quá trình "ẩn" và "hiện" Với cấu trúc 4 dòng, mỗi dòng có khả năng hiển thị 20 ký tự, LCD 20x4 rất phổ biến trong các ứng dụng điện tử Thông số kỹ thuật của LCD 20x4 cũng là một yếu tố quan trọng cần lưu ý.
Màu sắc: xanh lá hoặc xanh dương
Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C 16x2
- Thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân (SCL, SDA) để kết nối.
Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 16×2, LCD 20×4,
…) và tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.
Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này cho bạn.
Tiết kiệm chân cho vi điều khiển.
Dễ dàng kết nối với LCD.
Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.
Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).
Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân
Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.
Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.
Module PZEM004T là thiết bị đo điện AC đa năng, cho phép theo dõi các thông số quan trọng như điện áp, dòng tiêu thụ, công suất và năng lượng tiêu thụ của mạch điện Với giao tiếp UART, việc kết nối và truyền dữ liệu đến vi điều khiển hoặc máy tính trở nên dễ dàng và thuận tiện.
Module đo điện giao tiếp UART PZEM004T có thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt Sản phẩm sử dụng phương pháp đo dòng cách ly an toàn, cho phép đo dòng lên đến 100A Mạch điện được gia công chất lượng cao với linh kiện tốt, đảm bảo độ bền và hiệu suất vượt trội.
THÔNG SỐ MODULE ĐO ĐIỆN AC ĐA NĂNG
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 ~ 26000W
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.
Hình 2.5 Module đa năng giao tiếp UART PZEM004T
Nhiệt độ hoạt động: -55oC – 155oC
Linh kiện xuyên lỗ: 0.5mm
Loại: Điện trở cố định
Sơ đồ nguyên lí
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lí
Sơ đồ mạch in
Hình 2.10 Sơ đồ mạch in
Sơ đồ 3D
THI CÔNG LẮP RÁP SẢN PHẨM
Bảng vật tư
STT Tên linh kiện Số lượng
Code lập trình
/* Fill-in information from Blynk Device Info here */
#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPL6B6aUcdIP"
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "giam sat nang luong"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "TW7uCPP-GIPOUBybGDDeu4Ygr8sYTxKx"
#define BLYNK_PRINT Serial char ssid[] = "HMT"; char pass[] = "11111111"; unsigned long lastMillis = millis(); unsigned long pzemMillis = millis(); float voltage, current, power, energy, frequency, pf;
/* Use software serial for the PZEM
* Pin 12 Rx (Connects to the Tx pin on the PZEM)
* Pin 13 Tx (Connects to the Rx pin on the PZEM)
WiFiClient Client; //define wifi client as client
SoftwareSerial pzemSWSerial(PZEM_RX_PIN, PZEM_TX_PIN);
PZEM004Tv30 pzem(pzemSWSerial); void setup() {
To initialize the LCD, use the command `lcd.init();`, followed by enabling the backlight with `lcd.backlight();` Set the cursor to the appropriate positions to display various labels: "U:" at (0, 0), "V" at (8, 0), "I:" at (10, 0), "A" at (15, 0), "P:" at (0, 1), "W" at (8, 1), "F:" at (10, 1), and "HZ" at (15, 1) This setup allows for clear visualization of the displayed parameters on the LCD screen.
Serial.println(pzem.readAddress(), HEX);
Blynk.begin(BLYNK_AUTH_TOKEN, ssid, pass);
// Read the data from the sensor voltage = pzem.voltage(); current = pzem.current(); power = pzem.power(); energy = pzem.energy(); frequency = pzem.frequency(); pf = pzem.pf();
// Check if the data is valid if (isnan(voltage)) {
Serial.println("Error reading voltage");
Serial.println("Error reading current");
Serial.println("Error reading power");
Serial.println("Error reading energy");
Serial.println("Error reading frequency");
Serial.println("Error reading power factor");
// Print the values to the Serial console
} void display_volt(float v) { lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(v);
} void display_curr(float i) { lcd.setCursor(12, 0); lcd.print(i);
} void display_pow(float w) { lcd.setCursor(2, 1); lcd.print(w);
} void display_freque(float hz) { lcd.setCursor(12, 1); lcd.print(hz);
Blynk.virtualWrite(V6, pf); void loop() {
Blynk.run(); if (millis() - pzemMillis > 2000) { pzemMillis = millis(); request_pzem(); display_volt(voltage); display_curr(current); display_pow(power); display_freque(frequency);
//Publish data every 5 seconds (5000 milliseconds) Change this value to publish at a different interval. if (millis() - lastMillis > 5000) { lastMillis = millis(); pzem_blynk();
Kết nối Blynk website
Hình 3.1 Kết nối Blynk website
Hình 3.2 Kết nối Blynk website
Kết nối Blynk mobile
Hình 3.3 Kết nối Blynk mobile
Hình 3.4 Kết nối Blynk mobile