nghiên cứu bộ đo và thiest kế mạch giám sát điện năng từ xa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ====o0o==== BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU BỘ ĐO VÀ THIẾT KẾ MẠCH GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG TỪ XA” GVHD: ThS Nguyễn Trường Giang Người thực hiện: Nguyễn Hồng Duy Hoàng Văn Nhật Trần Thị Ngà Tháng 10/2016 MỤC LỤC MỤC LỤC .1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH .4 DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI CÁM ƠN LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG :TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 10 1.1 Lý chọn đề tài 10 1.1.1 Giám sát lượng 11 1.1.2 Tầm quan trọng Quản lý giám sát lượng 11 1.1.3 Lợi ích đem lại sử dụng hệ thống giám sát quản lý lượng 12 1.2 Mục tiêu đề tài .13 1.3 Nội dung tìm hiểu đề tài .13 1.4 Phương pháp nghiên cứu 13 1.5 Phạm vi nghiên cứu 13 1.6 Phạm vi ứng dụng .13 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, CÁC THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI VÀ MỘT SỐ PHẦN MỀM GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG TỪ XA TRONG THỰC TẾ 14 2.1 Giới thiệu số hệ thống giám sát lượng từ xa thực tế 14 2.1.1 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua sóng vơ tuyến RF 14 2.1.2 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua truyền tải tín hiệu thơng qua đường dây điện 15 2.2 Tìm hiểu cơng nghệ IOT (Internet of Things) 16 2.3 Tìm hiểu tiêu chuẩn truyền dẫn .17 2.3.1 Giới thiệu truyền dẫn qua chuẩn RS-232 17 2.3.2 Giới thiệu truyền dẫn qua chuẩn UART 23 2.4 ESP 8266 V12 24 2.4.1 Tổng quan ESP8266 V12 25 2.4.2 Mô tả chân ESP8266 .26 2.4.3 Một số tính .32 2.4.4 : Các tập lệnh AT 32 2.5.CÔNG TƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ 34 2.5.1 giới thiệu 34 2.5.2 Đồng hồ điện tử PZEM-004T 35 2.6 Phần mềm Blynk 38 2.6.1 Nguyên lý làm việc Blynk 39 2.7 Phầm mềm Arduino IDE 40 2.7.1 Giới thiệu 40 2.7.2 Arduino IDE .40 2.7.3 Cài đặt Arduino IDE cho ESP8266 41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 45 GIỚI VỀ CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG 45 3.1 Nguyên tắc hoạt động hệ thống 45 3.2 chức khối hệ thống .46 3.3 Sơ đồ nguyên lý 49 3.4 Gia công mạch in 50 3.5 Sản phẩm hoàn thiện 52 3.6 Chương trình điều khiển 53 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CTS[10] (Clear To Send): DCE báo cho DTE biết nhận data, chân số DTE[3] (Data Terminal Equipment) :thiết bị cuối xử lý số liệu (hoặc liệu) DCE[6] (Data circuit terminal Equipment):thiết bị làm nhiệm vụ nối DTE với đường truyền thơng DTR[7] (Data Terminal Ready): tín hiệu báo hiệu DTE cho DCE biết DTE hoạt động, chân số 20 DSR[8] (Data Set Ready): tín hiệu báo hiệu DCE cho DTE biết DCE hoạt động, chân số 6 I2C[12]( Inter – Intergrated Circuit): đường Bus giao tiếp IC với nhau, sử dụng cho truyền thông tốc độ thấp I2S[14]:( Inter Intergrated _ circuit Sound): sử dụng cho truyền thông nối tiếp đồng , liệu âm ADC , DSP , DAC khơng phải đường bus , điểm tới điểm NFC[2] (Near-Field Communications):công nghệ kết nối không dây phạm vi tầm ngắn khoảng cách cm PLC[4] (Programmable logic Controller): thiết bị điều khiển lập trình 10 PC[5] (Personal Computer): Máy tính cá nhân 11 RFID[1]: (Radio Frequency Identification): cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến 12 RTS[9] (Request To Send): DTE báo cho DCE biết nhận data, chân số 13 RAM[32]( Random Access Memory): nhớ khả biến cho phép đọc ghi ngẫu nhiên 14 ROM[33( Read Only Memory): Bộ nhớ đọc 15 SPI[11] (Serial Peripheral Bus): chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao 16 TCP/IP[13]: giao thức kiểm soát truyền tải (Transmis sion Control Protocol)-giao thức internet ( Internetn protocol –IP) 17 TTL[34]( Transistor- Transistor Logic): Là lớp mạch kỹ thuật số xây dựng từ transistor lưỡng cực( BJT) 18 UART[11] (Universal Asynchronous Receiver – Transmitter): mạch tích hợp sử dụng việc truyền dẫn liệu nối tiếp máy tính thiết bị ngoại vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua sóng vơ tuyến RF Hình 2.2: Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa sử dụng hệ thống dây điện có sẵn PLC (Power Line Communication) Hình 2.3: Ghép nối trực tiếp Hình 2.4 hình ảnh modul wifi ESP 8266 V12 Hình 2.5 Sơ đồ khối ESP8266 Hình 2.6 Sơ đồ chân ESP8266 Hình 2.7 : Sơ đồ chân ngõ ESP-12 Hình 2.8 Đồng hồ PZEM-004T Hình 2.9 Sơ đồ đấu nối dây đồng hồ Pzem-004T Hình 2.10: Phần mềm Blynk cài IOS, Android Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý làm việc Blynk Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây phụ tải Hình 3.3: Đồng hồ PZEM-004T hiển thị thơng số q trình đo Hình 3.4: Sơ đồ đấu nối giao tiếp PZEM-004T ESP8266 Hình 3.5: Sơ đồ chuyển đổi Blynk ESP 8266 Hình 3.6: Màn hình hiển thị thơng số thu thập app Blynk Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý module thu, phát liệu ESP 8266 Hình 3.8: Sơ đồ dây Hình 3.9: Mạch in 3D Hình 3.10: Mạch in file PDF Hình 3.11: Sản phẩm hoàn thiện DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Chức chân ESP 8266 Bảng 2.2: Mô tả giao tiếp Bảng 2.3: Thông số chung Bảng 2.4: Chế độ hoạt động chân LỜI CẢM ƠN Lời đầu chúng em xin chân thành cám ơn Th.s: Nguyễn Trường Giang –Trưởng Phịng Thí Nghiệm Bộ Mơn Kỹ thuật điện – Điện tử Trường Đại Học Mỏ - Địa chất, người thầy hết lòng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn kinh nghiệm liên quan cho chúng em suốt trình nghiên cứu đề tài Xin chân thành cám ơn đến tất Q Thầy, Cơ nhà trường nói chung thầy cô môn Kỹ thuật điện – Điện tử nói riêng Trường Đại Học Mỏ - Địa chất giảng dạy, trang bị cho cho chúng em kiến thức bổ ích quí báu suốt trình học tập để chúng em áp dụng nghiên cứu hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện, Bộ môn Kỹ thuật điện – Điện tử Trường Đại Học Mỏ - Địa chất tạo điều kiện tốt vật chất lẫn tinh thần để chúng em hoàn thành tốt đề tài LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng chúng em cố gắng thành viên nhóm đạt Các số liệu, kết nêu đề tài trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Chúng em xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đề tài cảm ơn thơng tin trích dẫn đề tài rõ nguồn gốc LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, làm cho sống ngày nâng cao mặt sinh hoạt hàng ngày sản xuất Với xu hướng tự động hoá mục tiêu tăng suất lao động nhiều thiết bị máy móc mạch điện tử nghiên cứu cho đời để ứng dụng vào thực tế Với đời mạch điện tử làm tăng đáng kể suất lao động làm giảm sức lao động người trình sản xuất Vì vậy, ứng dụng mang tính tự động ngày sử dụng rộng rãi Trong có đóng góp khơng nhỏ lĩnh vực cơng nghệ thơng tin, internet, điện tử truyền thơng, tạo mối liên kết máy tính với liên kiết với mạch điện tử vi điều khiển để điều thiết bị đối tượng từ xa điều khiển robot, điều khiển tivi,vv… Các ứng dụng liên kết internet với vi điều khiển liên tục cải tiến sử dụng ngày phổ biến mặt đời sống xã hội Hầu hết thiết bị ứng dụng từ thiết bị tự động cho văn phịng đến gia đình hay nhà xưởng dùng thiết bị điều khiển từ xa đem lại tiện nghi cho người thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lý chọn đề tài Năng lượng điện nguồn lượng sản xuất từ việc chuyển đổi nguồn lượng khác như: nước, than đá, dầu, khí tự nhiên số nguồn tự nhiên khác cung cấp trạm phát điện sau truyền qua dây đồng tùy thuộc vào khoảng cách dài hay ngắn để sử dụng điện triệt để Năng lượng điện coi nguồn lượng quan trọng ngành công nghiệp, dịch vụ, tổ chức hộ gia đình vừa ngành sản xuất vừa ngành kết cấu hạ tầng cho toàn kinh tế - xã hội, Chính ngành lượng có ý nghĩa quan trọng tiến trình phát triển bền vững kinh tế quốc dân đời sống dân sinh Trong giới công nghệ cao ngày nay, lượng điện sử dụng khắp nơi xung quanh Tuy nhiên hữu thực tế nguồn lượng truyền thống cạn kiệt dần tỷ lệ thuận với tốc độ phát triển kinh tế với hàng năm ngành điện nước ta bỏ số tiền không nhỏ để chi trả cho công việc ghi số, sửa công tơ điện mà cần thang cơng nhân thực Nhiều công đoạn sản suất kinh doanh cịn thơ sơ, tốn nhiều nhân cơng nguyên nhân khiến suất lao động ngành điện Việt Nam 40% Thái Lan , 60% Malaysia chí 10% Singapore Với cơng nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ, ý thức tiết kiệm sử dụng lượng đơn vị cá nhân xã hội chưa thành tiềm thức, tự giác nguyên nhân dẫn đến hiệu sử dụng lượng nước ta thấp Đối với nguồn lượng điện nay, công tác kiểm tra mức tiêu thụ điện khách hàng doanh nghiệp sử dụng phương pháp thủ công Phương pháp bộc lộc nhiều nhược điểm như: nhiều thời gian, thời điểm kiểm soát mức tiêu thụ điện hộ tiêu thụ doanh nghiệp, không kiểm soát mức tiêu thụ pha, gây khó khăn việc xây dựng kế hoạch cân pha tương lai, khó phát hành vi gian lận điện 10 ... điện Việt Nam, nhóm chúng em bắt tay vào nghiên cứu thực đề tài: “ NGHIÊN CỨU BỘ ĐO VÀ THIẾT KẾ MẠCH GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG TỪ XA? ?? 1.1.1 Giám sát lượng Giám sát lượng việc kiếm sốt theo dõi thơng... VÀ MỘT SỐ PHẦN MỀM GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG TỪ XA TRONG THỰC TẾ 14 2.1 Giới thiệu số hệ thống giám sát lượng từ xa thực tế 14 2.1.1 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua sóng vơ tuyến... kế, chế tạo, nguyên lý hoạt động mô hình củng cố phần lý thuyết mạch điện tử, mạch điều khiển vi điều khiển 1.3 Nội dung tìm hiểu đề tài Trong đề tài ‘‘NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ GIÁM SÁT ĐIỆN