XÂY DỰNG mô HÌNH ổ cắm THÔNG MINH

Ổ cắm thông minh hiện nay là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đời sống xã hội, từ người các hộ gia đình đến các khu chế xuất, các nhà máy, xí nghiệp, ... Xuất phát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoa học đã nghiên cứu ra các loại ổ cắm thông minh có nghĩa chúng ưu việt hơn các ổ cắm thông thường. Chúng có thể thực hiện được các chức năng như báo cháy, hẹn giờ tắt thiết bị,..... Trên thực tế các hộ dân cư, các xí nghiệp lớn thường hay lắp đặt hệ thống ổ cắm điện này,không những đảm bảo an toàn cho mạng lưới điện trong công ty mà khi xảy ra sự cố ngoài ý muốn chũng giúp giảm thiểu thiệt hại về người và vật chất. Đồng thời khi khắc phục sự cố cũng ít tốn thời gian và tiền bạc hơn.

ff

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Trịnh Anh Quân

XÂY DỰNG MÔ HÌNH Ổ CẮM THÔNG MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: CNKT Điện tử Viễn thông

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Công Nam

HÀ NỘI-2018

TÓM TẮT

Tóm tắt: Ổ cắm thông minh hiện nay là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đời

sống xã hội, từ người các hộ gia đình đến các khu chế xuất, các nhà máy, xí nghiệp, Xuất phát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoa học đã nghiên cứu

ra các loại ổ cắm thông minh có nghĩa chúng ưu việt hơn các ổ cắm thông thường Chúng có thể thực hiện được các chức năng như báo cháy, hẹn giờ tắt thiết bị, Trên thực tế các hộ dân cư, các xí nghiệp lớn thường hay lắp đặt hệ thống ổ cắm điện này,không những đảm bảo

an toàn cho mạng lưới điện trong công ty mà khi xảy ra sự cố ngoài ý muốn chũng giúp giảm thiểu thiệt hại về người và vật chất Đồng thời khi khắc phục sự cố cũng ít tốn thời gian và tiền bạc hơn

Từ khóa: ESP-01, ACS712-5A, Arduino

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Xác nhận của GVHD

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Xây dựng mô hình ổ cắm thông

minh” là công trình nghiên cứu của riêng em, không sao chép của người khác Các số

liệu, kết quả trong bài đồ án là trung thực và chưa được công bố ở các công trình khác

Nếu không đúng như đã nêu trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài này

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Người cam đoan

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ổ CẮM THÔNG MINH 2

1.1 Tìm hiểu các thiết bị điện thông minh 2

1.2 Tìm hiểu về các loại ổ cắm thông minh 4

1.3 Lựa chọn phương án thi công 8

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG 9

2.1 Module Wifi ESP8266-01 9

2.1.1 Giới thiệu về dòng chip wifi ESP 8266 9

2.1.2 Giới thiệu về ESP-01 sử dụng trong bài 11

2.2 Module đo dòng ACS712-5A 14

2.3 LCD – Liquid Crystal Display 17

2.4 Các linh kiện khác 20

2.4.1 Tìm hiểu về Arduino 20

2.4.1.1 Chức năng của bo mạch Arduino 22

2.4.1.2 Chuẩn giao tiếp 23

2.4.1.3 Lí do lựa chọn Arduino 23

2.4.2 Lập trình cho Arduino 24

2.4.2.1 Giới thiệu về Arduino IDE 24

2.4.2.2 Giao diện của Arduino IDE 25

2.4.2.3 Cấu trúc của một chương trình Arduino IDE 25

2.5 Giao tiếp với điện thoại 28

2.5.1 Giới thiệu về Blynk 28

2.5.2 Cơ sở kết nối và bảo mật 31

2.5.2.1 Giao tiếp Wifi 31

2.5.2.2 Bảo mật 33

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 38

3.1 Sơ đồ khối 38

3.2 Sơ đồ nguyên lý 40

3.3 Nguyên lý hoạt động 40

3.3.1 Mô phỏng mạch 40

3.3.2 Sơ đồ mạch in 41

3.3.3 Kết quả sau thực nghiệm 44

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 45

PHỤ LỤC 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hình ảnh về Smart TV 2

Hình 1.2 Hình ảnh về Camera thông minh 3

Hình 1.3 Hình ảnh về cách kết nối thông minh 3

Hình 1.4 Cách hoạt động của ổ cắm điện Handy Switch 4

Hình 1.5 Công tắc Handy Switch 5

Hình 1.6 Ổ cắm Pumping Tap 5

Hình 1.7 Cách hoạt động của ổ cắm Pumping Tap 6

Hình 1.8 Ổ cắm chống quá tải 6

Hình 1.9 Ổ cắm điện thông minh Timer 7

Hình 1.10 Ổ cắm tích hợp USB 8

Hình 1.11 Sơ đồ khối cơ bản của ổ cắm điện thông minh 8

Hình 2.1 Các chip ESP phổ biến trên thị trường 9

Hình 2.2 Sơ đồ chân và sơ đồ khối của chip ESP 8266 11

Hình 2.3 Sơ đồ chân của ESP-01 13

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế của ACS 712 14

Hình 2.5 Sơ đồ chân của ACS712 15

Hình 2.6 Sơ đồ chân của ACS 712-5A 16

Hình 2.7 LCD 1604 17

Hình 2.8 LCD 12864 17

Hình 2.9 LCD 1602 xanh lá 18

Hình 2.10 Sơ đồ chân LCD 1602 20

Hình 2.11 Arduino board 20

Hình 2.12 Arduino UNO R3 21

Hình 2.13 Arduino Leonardo 21

Hình 2.14 Arduino Uno R3 SMD 22

Hình 2.15 Giao diện IDE 25

Hình 2.16 Vùng thông báo IDE 25

Hình 2.17 Blynk 28

Hình 2.18 Mô hình hoạt động của Blynk 29

Hình 2.19 Giao diện hỗ trợ Blynk 30

Hình 2.20 Token bảo mật của mỗi dự án Blynk 31

Hình 2.21 Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP 36

Hình 2.22 Qúa trình đóng mở gói dữ liệu trong TCP/IP 37

Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát 38

Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán 39

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí mạch 40

Hinh 3.4 Mô phỏng mạch 40

Hình 3.5 Sơ đồ mạch in 41

Hình 3.6 Mạch sau khi thi công 42

Hình 3.7 Thông số hiển thị trên LCD 42

Hình 3.8 Thông sô hiển thị trên Smartphone 43

Hình 3.9 Thông số thực nghiệm 44

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thông sô cơ bản so sánh các loại module ESP8266 10

Bảng 2.2 Thông số cơ bản của 1 chip ESP-8266 01 12

Bảng 2.3 Thông sô kĩ thuật của ACS 712 15

Bảng 2.4 Thông số cơ bản của ACS 712-5A 16

Bảng 2.5 Thông số kĩ thuật của LCD 1602 18

Bảng 2.6 Chức năng chân của LCD 19

Bảng 2.7 Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp 26

Bảng 3.1 Khảo sát điện năng tiêu thụ sau 3h 44

DANH MỤC BẢNG VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

Từ viết tắt Viết đầy đủ tiếng Anh Viết đầy đủ tiếng Việt

IDE Intergrated Development

Environment

Môi trường phát triển tích

hợp

LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

WPA/WPA2 Wifi protected access/ Wifi protect

hồ TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển

truyền vận

Ổ cắm thông minh hiện nay là một trong những nhu cầu cần thiết trong xã hội hiện tại và tương lai Do có khả năng ưu việt nên các loại ổ cắm này đang được ưu tiên

và dần thay thế các loại ổ cắm truyền thống trong các xí nghiệp và hộ gia đình Bởi vậy các loại ổ cắm này đang ngày càng được phát triển nhỏ gọn và thông minh hơn và chúng được đánh giá cao về việc chống rủi ro cũng như bảo toàn hệ thống sau phục

hồi

Hiện nay các thiết bị điện thông minh được sản xuất và phát triển mạnh mẽ Tại Viêt Nam có rất nhiều cuộc thi hay startup liên qua đến lĩnh vực điện tử thông minh

Có thể nói các thiết bị thông minh rất đa dạng về tính năng cũng như mẫu mã Có thể kể đến như:

- Cảm biến khói

- Cảm biến hồng ngoại

- Camera trong ngoài

- Điều khiển trung tâm nhà thông minh

- Cảm biến tự động đóng mở cửa

Một số hình ảnh về thiết bị điện thông minh:

Hình 1.1 Hình ảnh về Smart TV

3

Hình 1.2 Hình ảnh về Camera thông minh

Đặc biệt khi lắp đặt các thiệt bị này bạn không cần phải sửa chữa tại nhà lắp đặt lại dây điện trong nhà của bạn, vì hệ thống đều sử dụng công nghệ kết nối không dây

Hình 1.3 Hình ảnh về cách kết nối thông minh

4

1.2 Tìm hiểu về ổ cắm điện thông minh

Ổ cắm thông minh là một phát minh tuyệt vời trong thời đại ngày nay Từ những

ý tưởng ban đầu như kéo dài ổ cắm bằng các ổ cắm di động, tăng thêm số đầu ổ cắm,lắp them đèn báo áp trên ổ cắm,làm ổ cắm có cầu trì, làm ổ cắm có áp tô mát,làm

ổ cắm đa năng,…Đến nay, ổ cắm điện được bổ sung những công năng và hoàn thiện đến mức người ta phải gọi ổ cắm điện là một khí cụ điện tinh xảo và đặt tên cho chúng

là “Ổ cắm thông minh”

Nếu nhìn từ bên ngoài thì ổ cắm điện thông minh không khác ổ cắm điện thông thường là mấy, chỉ thấy nó đẹp và đa dạng như các ổ cắm điện bình thường Nhưng không ít người sẽ phải bất ngờ trước cách hoạt động vượt trội của chúng đảm bảo sự

an toàn tuyệt đối, tự đóng cắt được mạch điện, điều khiển từ xa bằng hệ không dây, đặc biệt giảm được khá nhiều tiền điện trong quá trình sử dụng

Một số loại ổ cắm thông minh:

- Có thể bật tắt nguồn điện tại bất cứ đâu trong nhà mình: Đôi khi bạn cảm thấy ngại khi dậy bật tát đèn trong lúc ngủ thì loại ổ cắm này sẽ giúp chúng ta bật tát mọi bóng đèn thông qua công tắc Handy Switch Chỉ cần cắm điện đèn ngủ ,đèn sân vườn,…vào công tắc này,sau đó dung công tắc không dây đi kèm

để bật tắt từ mọi nơi, mọi lúc Bề mặt sau của công tắc không dây này có thể bám dính trên mọi chất liệu và sử dụng lại nhiều lần.Vì vây, chúng ta có thể đính chúng lên đầu giường ngủ, trên xe cá nhân hay bất cứ đâu

Hình 1.4 Cách hoạt động của ổ cắm điện Handy Switch

5

Hình 1.5 Công tắc Handy Switch

- Tự động loại bỏ các đồ dùng điện không hoạt động ra khỏi nguồn điện, giảm tổn thất điện năng do sự rò điện trên vỏ bọc cách điện của dây dẫn: Đã từ lâu người ta đã cảnh báo việc cắm các thiết bị điện tử gây lãng phí năng lượng ngay

cả khi thiết bị đó đã tắt Ngay cả đối với những người có ý thức tiết kiệm vẫn có lúc nhớ,lúc quên thói quen tiết kiệm Vì vậy, ngắt kết nối các thiết bị khi không

sử dụng thức sự là một thói quen tốt Tuy vậy là rất khó nhớ để rút phích căm điện của các thiết bị riêng lẻ Do đó người ta đã phát minh ra ổ cắm Pumping Tap,có thể dò tìm dây điện không sử dụng và có thể đẩy chúng ra khỏi ổ cắm điện trên tường Nó có thiết kế khá đơn giản,có thể dò tìm dây điện không sử dụng điện, lúc này đèn cảu ổ cắm từ màu xanh chuyển sang màu đỏ Nếu sau 10 phút thiết bị không sử dụng điện, một cơ chế lò xo sẽ đẩy phích cắm ra khỏi ổ cắm giống như một viên đạn bắn ra từ một khẩu sung đồ chơi Tuy nhiên cách này còn một vài hạn chế cần khắc phục, khi có đồ dùng trong nhà không hoạt động như một chiếc quạt điện ngừng quay do người ra nhấn nút OFF, lúc này ổ cắm sẽ ngắt điện của thiết bị mặc dù phích cắm vẫn nằm trong ổ Nhưng cũng

có một ưu điểm quý giá đó là khi dây điện bị dò do cách điện xấu hay công tắc

ở trạng thái chờ, nếu so với ổ cắm thường thì chúng ta luông được an toàn và

tiết kiệm chi phí tiêu thụ

Hình 1.6 Ổ cắm Pumping Tap

6

1.7 Cách hoạt động của ổ cắm Pumping Tap

- Tự động kiểm soát sự quá tải trên đường dây khi cùng có nhiều đồ dung điện hoạt động trong một lúc, nó sẽ lựa chọn và loại bỏ một vài đồ dung không cần thiết, tiếp tục duy trì thiết bị điện còn lại theo yêu cầu của bạn: Với việc sử dụng công nghệ NFC những thông tin ban đầu được gắn trên chân cắm điện của các thiết bị trong tương lai Khi bạn cắm nó vào ổ cắm các thông tin về thiết bị

đó, công suất của nó là bao nhiêu sẽ lập tức được ổ cắm ghi lại và quyết định một số cài đặt trước Khi áp dụng trong gia đình khi bạn định cắm một thiết bị nào đó vào ổ cắm mà không biết nó chịu được tải bao nhiêu Nếu quá công suất rất dễ dẫn đến ngắt điện toàn hệ thống Đối với loại ổ cắm này chúng có thể ngắt Tivi hoặc bình nóng lạnh chứ không bao giờ ngắt tủ lạnh Hơn nữa, chế độ bảo vệ tải là rất quan trọng với các ổ cắm Nếu thiếu sẽ gây ra một số hiện tượng chập cháy đột biến không thể kiểm soát đươc Với ổ cắm đa năng việc phục hồi là rất nhanh sau một nút bấm hơn là phải thay thế lại toàn bộ tốn nhiều chi phí và con người Đồng thời các thiết bị này được làm từ vật liệu chống chịu

cao nên có thể ngăn chặn cháy nổ khi lan rộng

Hình 1.8 Ổ cắm chống quá tải

7

- Chức năng tự động hẹn giờ để tự động hoặc định sẵn thời gian hoạt động cho các thiết bị điện: Chúng ta sẽ tốn nhiều thời gian để chờ nước đầy, chờ tắt đèn quảng cáo, tắt máy bơm,….nhất là trong thời đại bận rộn hiện nay Do đó ổ cắm điện Timer ra đời để phục vụ điều này Chỉ cần gắn dây nguồn thiết bị vào ổ Timer và nối ổ cắm này vào điện lưới 220VAC nó sẽ giúp bạn canh thời gian tắt và mở một cách hiệu quả Phạm vi hoạt động của chúng rất rộng trên mọi thiết bị giúp chúng ta tiết kiệm thời gian của chính mình

Hình 1.9 Ổ cắm điện thông minh Timer

- Chức năng điều khiển thông minh: Là một công nghệ cho phép điều khiển bật tắt ổ cắm điện theo lệnh của máy chủ Khi máy tính chủ tắt thì đồng thời các thiết bị như máy fax, máy photo,…cũng dừng hoạt động cùng thời điểm Hay biến điều hòa thành một thiết bị thông minh không kém khi được điều khiển thông qua internet và cài đặt theo nhu nhu cầu sử dụng.Hơn thế nữa các thiết bị công nghệ hiện nay đã trở nên phổ biến nên việc tích hợp ổ cắm USB là một cải tiến phù hợp với xu thế Điều này tránh việc dây dợ lằng nhằng khi người dung muốn cắm sạc cho thiết bị của mình thì chỉ cần ổ cắm điện là đủ.Trong tương lai có thể có thể tích hợp các vi mạch tinh vi hơn để có thể quản lí và giám sát thiết bị sử dụng nó Như công nghệ NFC để nhận dạng người dùng qua việc quẹt thẻ sử dụng ổ cắm Ổ cắm này sẽ ghi lại số điện đã dùng và giúp chúng ta biết được số tiền điện phải thanh toán là bao nhiêu

8

Hình 1.10 Ổ cắm tích hợp USB

1.3 Lựa chọn phương án thi công

Ổ cắm điện thông minh cần ba khối chức năng cơ bản là:

- Khối cảm biến thông số nguồn điện

- Khối xử lý có nhiệm vụ tính toán, xử lý dữ liệu để đưa đến khối hiển thị (Khối

xử lí do nhà sản xuất hoặc người sử dụng thiết kế)

- Khối hiển thị có chức năng hiển thị các thông số đo

Khối cảm biến Khối xử lý Khối hiển thị

Hình 1.11 Sơ đồ khối cơ bản của ổ cắm điện thông minh

Do đó có một số phương án thi công dùng những linh kiện phù hợp với các khối chức năng trong cân điện tử như sau:

Cảm biến đo dòng ACS712 là thiết bị đo công suất dùng trong mạch điện tử, đa dạng về tính năng và hình dạng, rất dễ sử dụng cùng module wifi ESP-01

Arduino là một board mạch được tích hợp sẵn vi xử lý chính cùng các linh kiện điện tử cần thiết giúp mạch có nhiều tính năng và chạy ổn định Hiện nay board Arduino Uno được nhiều người sử dụng và ứng dụng trong rất nhiều mạch điện tử LCD, cụ thể là LCD 16x2 rất hay được dùng trong các mạch điện tử vì LCD có thể hiển thị được cả chữ và số theo yêu cầu người người sử dụng

Do vậy, trong mạch ổ cắm thông minh ở báo cáo tốt nghiệp lần này, em sử dụng các linh kiện dùng trong mạch điện tửlà cảm biến đo dòng ACS712-5A, module wifi ESP-01, LCD, Arduino Uno R3

9

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG 2.1 Module Wifi ESP-01

2.1.1 Giới thiệu về dòng chip wifi ESP 8266

ESP8266 là dòng chip tích hợp Wifi 2.4Ghz, giá thành rẻ và được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc có tên là Espressif Systems

Được phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng

Mô dun ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AI-Thinker Có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện đi kèm Với giá cả có thể nói là rất rẻ so với tính năng và khả năng ESP8266 có thể làm được ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều Module lập trình mã mở giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh

Do không hỗ trợ bộ nhớ Flash nên các board sử dụng ESP8266 phải gắn thêm chip Flash bên ngoài và thường là Flash SPI để ESP8266 có thể đọc chương trình ứng dụng với chuẩn SDIO hoặc SPI

Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266

Hình 2.1 Các chip ESP phổ biến trên thị trường

10

Tại thời điểm xuất bản sách này, Espressif đã hỗ trợ 2 nền tảng SDK (Software Development Kit - Gói phát triển phần mềm) độc lập, là: NONOS SDK và RTOS SDK Cả 2 đều có những ưu điểm riêng phù hợp với từng ứng dụng nhất định, và sử dụng chung nhiều các hàm điều khiển phần cứng Tuy nhiên NONOS SDK được hỗ trợ cập nhật sớm nhất, nhiều tính năng nhất và đơn giản, dễ sử dụng hơn Vì vậy, chúng được sử dụng rộng rãi hơn gói phát triển kia

ESP8266 cần ít nhất thêm 7 linh kiện nữa mới có thể hoạt động, trong đó phần khó nhất là Antena Đòi hỏi phải được sản xuất, kiểm tra với các thiết bị hiện đại Do

đó, trên thị trường xuất hiện nhiều Module và Board mạch phát triển đảm đương hết để người dùng đơn giản nhất trong việc phát triển ứng dụng Một số Module và Board phát triển phổ biến:

Bảng 2.1 Thông số cơ bản so sánh các loại module ESP8266

Wifi mode station/softAP/SoftAP+station

Nâng cấp Firmware Truyền dữ liệu qua cổng UART hoặc host Phần mềm phát triển Supports Cloud Server Development/SDK for

customfirmware development Giao thức mạng IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP Cấu hình AT Instruction Set, Cloud Server, Android

/iOS App

13

Hình 2.3 Sơ đồ chân của ESP-01

Module ESP8266 ESP-01 hỗ trợ chuẩn giao tiếp UART, thích hợp giao tiếp với

vi điều khiển để truyền tải dữ liệu hay điều khiển các thiết bị thông qua wifi Module ESP-01 có khả năng hoạt động độc lập với 2 chân I/O (cho phép module kết nối trực tiếp với cảm biến, thiết bị ngoại vi hoặc điều khiển máy chủ thông qua wifi) và có khả năng lưu trữ với bộ nhớ Flash 1MB

❖ Chức năng chân:

- VCC: 3.3V lên đến 300mA

- GND: 0V

- Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển

- Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển

- RST: chân reset, kéo xuống mass để reset

14

- CH_PD: chân này nếu được kéo lên mức cao module sẽ bắt đầu thu phát wifi, kéo xuống mức thấp module dừng phát wifi GPIO0: kéo xuống thấp (GND) để vào chế độ upgrade firmware

- GPIO2: không sử dụng

2.2 Module đo dòng ACS712-5A

Cảm biến dòng điện ACS712 là một IC cảm biến dòng tuyến tính dựa trên hiệu

ứng Hall ACS xuất ra 1 tín hiệu analog, Vout biến đổi tuyến tính theo sự thay đổi của dòng điện được lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC), trong phạm vi đã cho Tụ (Cf theo sơ đồ) được dùng với mục đích chống nhiễu và có giá trị tùy thuộc vào từng mục đích sử dụng

Hiệu ứng Hall được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879 và trở thành một trong các hiệu ứng cơ bản của vật lý học Hiệu ứng Hall là hiệu ứng xuất hiện trên một vật dẫn có dòng điện chạy qua khi được đặt vào trong một từ trường

Một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang

có dòng điện chạy qua Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall (một chất bán dẫn)

Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là: VH = (IB)/(den) Trong đó: với VH là hiệu thế Hall, I là cường độ dòng điện, B là cường độ từ trường, d là độ dày của thanh Hall, e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall, và n mật độ các hạt này trong thanh Hall

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế của ACS 712

15

❖ Sơ đồ chân:

Hình 2.5 Sơ đồ chân của ACS 712

❖ Thông số kĩ thuật:

Bảng 2.3 Thông số kĩ thuật của ACS 712

Độ nhạy với các loại module

• ACS 712-05B (5Ampe): 180 – 190 mV/A

• ACS 712-20A (20Ampe): 96 – 104 mV/A

• ACS 712-30A (30Ampe): 64 – 68 mV/A

16

❖ Sơ đồ chân:ACS 712-5A

Hình 2.6 Sơ đồ chân của ACS712-5A

❖ Thông số kĩ thuật:

Bảng 2.4 Thông số cơ bản của ACS 712-5A

Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp

Điện áp cách ly tối đa 2100V (RMS)

- Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều, dòng điện đi từ Ip+ đến Ip- để Vout ra mức điện thế 2.5 - 5V tương ứng dòng 0 - 5A, nếu mắc ngược Vout sẽ ra điện thế 2.5V đến 0V tương ứng với 0A đến -5A Cấp nguồn 5V cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino), thì Vout=2.5V Khi dòng Ip( dòng của tải) bằng 5A thì Vout=5V, Vout sẽ tuyến tính với dòng Ip, trong khoản 2.5V đến 5V tương ứng với dòng 0 đến 5A.Để kiểm tra dùng đồng hồ VOM thang đo DC đo Vout

- Khi đo dòng điện AC, do dòng điện AC không có chiều nên không cần quan tâm chiều.Cấp nguồn 5V cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối

17

tiếp với domino), thì Vout=2.5V khi có dòng xoay chiều Ip (dòng AC) do dòng xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm sin, nên điện thế Vout sẽ là điện thế xoay chiều hình sin có độ lớn tuyến tính với dòng điện AC, 0 đến 5V(thế xoay chiều xoay chiều) tương ứng với -5A đến 5A (dòng xoay chiều) Để kiểm tra dùng đồng hồ VOM thang đo AC đo Vout

❖ Cách tính công suất

Định nghĩa: Là phần điện năng trong mạch điện có thể biến đổi thành các dạng năng lượng có ích khác (cơ, nhiệt, hay hóa) Đây là phần công suất có lợi, có ích của mạch điện Đơn vị: W (J/s)

Công thức: P = UIgcos𝜑

Trong đó:

- P: công suất hiệu dụng

- U: là điện áp (V)

- I: là cường độ dòng điện (A)

- Cosφ: hệ số công suất

2.3 LCD - Liquid Crystal Display

LCD được sử dụng nhiều trong các ứng dụng của vi điều khiển Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ LCD loa ̣i nhỏ hay còn go ̣i là TEXT LCD (để phân biê ̣t với graphic LCD - hiển thị hình ảnh)

Hình 2.7 LCD 1604 Hình 2.8 LCD 12864

Hiển thị Tối đa 16 ký tự trên 2 dòng

❖ Sơ đồ chân:

Hình 2.10 Sơ đồ chân LCD 1602

19

Các LCD thường có 16 chân, 2 chân nguồn và 14 chân điều khiển

Ba ̉ng 2.6 Chức năng chân của LCD

Chứ c năng Số thứ

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với

nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau

Được giới thiệu vào năm 2005, những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Hình 2.11 Arduino board

❖ Một số loại Arduino trên thị trường

- Arduino Uno là Board mạch rất phổ biến trong các dòng Arduino hiện nay, phiên bản Uno Revision 3 (Arduino Uno R3) là phiên bản mới nhất

21

Hình 2.12 Arduino UNO R3

Chỉ cần kết nối Arduino Uno R3 với máy tính (PC) hoặc Laptop bằng cáp USB (cổng COM) để nạp code cho nó một cách rất dễ dàng

Ứng dụng Arduino Uno R3: có ứng dụng mạnh mẽ từ đơn giản đến phức tạp, ví

dụ như: điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lý tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…

- Arduino Leonardo

Arduino Leonardo sử dụng Vi điều khiển ATmega32u4 có module USB Device tích hợp và được lập trình để module này có thể giả lập COM Port và nhiều chức năng khác, nếu có nhu cầu làm các ứng dụng liên quan đến USB hay cần hai cổng COM trên một board Arduino thì nên chọn Leonardo

Hinh 2.13 Arduino Leonardo

- Arduino Uno R3 SMD (chip dán)

Arduino Uno R3 SMD hoàn toàn giống với Arduino Uno R3 bản chân cắm (PDIP) Điểm khác biệt nằm ở Chip nạp chương trình : Arduino Uno R3 (PDIP) dùng chip nạp Atmega16U2, còn Arduino Uno R3 SMD dùng chip nạp CH340 nên tiết kiệm chi phí hơn nhiều