Luận Văn Thiết kế và thi công hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ kết hợp với điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua Internet và Lora

NGă H SPKT TP H CHÍ MINH C NGăHọAăXẩăH IăCH ăNGH AăVI TăNAM KHOAă I N- I NăT CăL Pă- T ăDOă- H NHăPHÚC B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI Păậ Y SINH o0o -TR Tp HCM, ngày 10 tháng 06 n mă2019 NHI M V H ătênăsinhăviên: Chuyên ngành: VõăH ngăS n MSSV: 15141268 Nguy năLơmăHoƠngăMinhăTu n MSSV: 15141320 K ăthu t i năt - Truy năthông H ăđƠoăt o: Khóa: ÁN T T NGHI P iăh căchínhăquy 2015 I.ăTểNă Mã ngành: 141 Mưăh : L p: 15141DT ăTẨI: THI Tă K ă VẨă THIă CỌNGă H ă TH NG GIÁMă SÁTă I Nă N NGăTIểUăTH ăK TăH Pă V Iă I Uă KHI NăTHI TăB ă I NăT ăXA THÔNG QUA INTERNET VÀ LORA II.ăNHI MăV ă Cácăs ăli uăbanăđ u: - Cácălo iăviăđi uăkhi n:ăArmăSTM32F103,ăArduinoăNano,ăEspă8266ăV12 - Cácălo iăModule:ăLoraăậ E32 TTL 100, đoăđi năn ngăPZEM004T,ăsimă800L - MƠnăhìnhăhi năth :ăLCDă16x02,ăLCD_TFTă2.4ăinch - C măbi năkhíăgasăMQ2 - i uăkhi năthi tăb ăđi n:ărelay,ătransistor,ădiode Ngu n:ămoduleăh ăápăACăậ DC,ăpinăd ăphòngăvƠăm chăs căpin N iădungăth căhi n - Tìmăhi uăvƠăthamăkh oăcácătƠiăli u,ăgiáoătrình,ănghiênăc uăcácăch ăđ , cácăn iă dungăliênăquanăđ năđ ătƠi - Tìmăhi uăv ăcơngăngh ăLora,ăIoT - Thi tăk ,ăthiăcơngăh ăth ngăđi uăkhi n - Thi tăk ă ngăd ngăđi uăkhi nătrênăh ăđi uăhƠnhăAndroid - Ch yăth ănghi măh ăth ng - Ch nhăs aăl iăxu tăhi n - ánhăgiáăk tăqu ăth căhi n Vi tăbáoăcáoălu năv n i - Báoăcáoăđ ătƠiăt tănghi p III.ăNGẨYăGIAOăNHI MăV : 18/02/2019 IV.ăNGẨYăHOẨNăTHẨNHăNHI MăV : 10/06/2019 V.ăăH ăVẨăTểNăCÁNăB ăH CÁNăB ăH NGăD N NGăD N: ThS Nguy năDuyăTh o BM.ă I NăT ăCỌNGăNGHI Păậ Y SINH ii NGă H SPKT TP H CHÍ MINH C NGăHọAăXẩăH IăCH ăNGH AăVI TăNAM KHOAă I N- I NăT CăL Pă- T ăDOă- H NHăPHÚC B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI Păậ Y SINH o0o -Tp HCM, ngày 10 tháng 06 n mă2019 TR L CH TRÌNH TH C HI Nă ÁN T T NGHI P H ătênăsinhăviênă1:ăVõăH ngăS n L p: 15141DT1C MSSV:15141268 H ătênăsinhăviênă2:ăNguy năLơmăHoƠngăMinhăTu n L p: 15141DT1A MSSV:15141320 Tênăđ ătƠi: THI TăK ăVẨăTHIăCỌNGăH ăTH NG GIÁMăSÁTă I NăN NGă TIểUăTH ăK TăH PăV Iă I UăKHI NăTHI TăB ă I NăT ăXAă QUA INTERNET VÀ LORA Xác nh n Tu n/ngày N i dung Tu nă1,2 G păGVHD đ ăl aăch năđ ătƠi t tănghi păvà GVHD 18/02-03/03 vi tăđ ăc Tu nă3,4,5 Tìmăhi uăcácălinhăki năs ăd ngătrongăm ch 04/03-24/03 Thi tăk ăs ăđ ăngunălí Tu nă6,7,8,9 L pătrình viăđi uăkhi năđi uăkhi năvƠăgiaoăti pă 25/03-21/04 v iăcácămoduleătrongăm ch Tu nă10,11 Thi tă k ă Appă Android,ă truy nă nh nă d ă li uă 22/04-05/05 gi aăFirebaseăv iăAppăvƠăv iăEsp8266 Tu nă12 06/05-12/05 Tu nă13,14,15 13/05-09/06 ngăchiăti t óngăh pămơăhình,ăki mătraăho tăđ ngăc aăh ă th ng Ki mă traă vƠă s aă l iă h ă th ng.ă Vi tă báoă cáoă hoƠnăch nh GVăH NGăD N (KỦăvƠăghiărõăh ăvƠătên) iii L IăCAMă OAN ătƠiănƠyălƠădoăchúng t ăth căhi năd aăvƠoăm tăs ătƠiăli u tr khơng saoăchépăt ătƠiăli uăhayăcơngătrìnhăđưăcóătr Ng căđóăvƠă c iăth căhi năđ ătƠi VõăH ngăS n Nguy năLơmăHoƠngăMinhăTu n iv L I C Mă N Chúngăemăxinăg iăl iăc mă năsơuăs căđ năThS.ăNguy năDuyăTh o đưătr căti pă h ng d n,ăgópăỦ,ăchiaăs ănhi uăkinhănghi măquỦăbáu,ăt nătìnhăgiúpăđ ăvƠăt oăđi uă ki năđ chúngăemăhoƠnăthƠnhăt tăđ ătƠi Chúngăemăxinăg iăl iăchơnăthƠnhăc mă năcácăth yăcôătrongăKhoaă i nă- i nă T ăđư t oănh ngăđi uăki năt tănh tăchoăemăhoƠnăthƠnhăđ ătƠi Chúngăemăc ngăg iăl iăđ ngăc mă năđ năcácăb năl pă15141DTăđưăchiaăs ătraoă đ i ki năth căc ngănh ănh ngăkinhănghi măquỦăbáuătrongăth iăgianăth căhi năđ ătƠi C mă năđ năchaăm ăđưăt o uăki năt tănh tăv ăkinhăt ăvƠătinhăth năđ ăconăhoƠn thƠnhăt tăđ ătƠiănƠy XinăchơnăthƠnhăc mă n! Ng iăth căhi năđ ătƠi VõăH ngăS n Nguy năLơmăHoƠngăMinhăTu n v M CL C NHI MăV ă Trang ăÁNăT TăNGHI P i L CHăTRỊNHăTH CăHI Nă ăÁNăT TăNGHI P .iii L IăCAMă OAN iv L IăC Mă N v LI TăKểăHỊNH .viii LI TăKểăB NG xii TịMăT T .xiii CH NGă1.ăT NGăQUAN TăV Nă 1.1 1.2 M CăTIểU 1.3 N IăDUNGăNGHIểN C U 1.4 GI IăH N 1.5 B ăC C CH NGă2.ăC ăS ăLụăTHUY T 2.1 T MăQUANăTR NGăC AăVI CăQU NăLụă I NăN NG 2.2 CỌNGăNGH ăIOT 2.3 GI IăTHI UăPH NăC NG 2.3.1 Viăđi uăkhi n 2.3.2 Module WiFi ESP 8266 2.3.3 Module Lora E32 ậ TTL ậ 100 11 2.3.4 Moduleăđoăđi năn ngăPZEMăậ 004T 13 2.3.5 Module Sim 800L 15 2.3.6 Moduleăchuy năđ iăngu năđi năACăậ DC 16 2.3.7 Moduleăhi năth 17 2.3.8 C măbi năkhíăGasăMQ-2 20 2.3.9 Relayăti păđi măc ăkhí 21 2.3.10 PinăvƠăm chăs c 22 2.4 CÁCăCHU NăTRUY NăD ăLI U 23 CH 2.4.1 Chu nătruy năthôngăUART 23 2.4.2 Chu nătruy năthôngăSPI 25 2.4.3 Chu năgiaoăti păI2C 26 NGă3.ăTệNHăTOÁNăVẨăTHI TăK 28 3.1 GI IăTHI U 28 3.2 TệNHăTOÁNăVẨăTHI TăK ăH ăTH NG 28 vi CH 3.2.1 Thi tăk ăs ăđ ăkh iăh ăth ng 28 3.2.2 Tínhătốnăm chăđi n 30 3.2.3 Thi tăk ăt ngăkh i 32 3.2.4 S ăđ ănguyênălíătoƠnăm ch 40 NGă4.ăTHIăCỌNGăH ăTH NG 42 4.1 GI IăTHI U 42 4.2 THIăCỌNGăH ăTH NG 42 4.2.1 Thiăcôngăboardăm ch 42 4.2.2 L părápăvƠăki mătra 44 4.2.3 Thiăcơng,ăđóngăgóiămơăhình 45 4.3 L PăTRỊNHăH ăTH NG 48 4.3.1 L uăđ ăgi iăthu t 48 4.3.2 Ph năm măl pătrìnhăchoăviăđi uăkhi n 63 4.3.3 Ph năm măl pătrìnhăgiaoădi năđi uăkhi n 66 4.4 VI TăTẨIăLI UăH NGăD NăS ăD NG,ăTHAOăTÁC 68 4.4.1 Vi tătƠiăli uăh ngăd năs ăd ng 68 4.4.2 Qui trình thao tác 69 CH NGă5.ăK TăQU _NH NăXÉT_ ÁNHăGIÁ 72 5.1 GI IăTHI U 72 5.2 K TăQU ă Tă C 72 5.3 K TăQU TH CăNGHI M 74 5.3.1 C păngu năvƠăk tăn iăWifiăchoăboardăm chăchínhă(Master) 74 5.3.2 K tăn iăMasterăv iăcácăSlave 76 5.3.3 ngănh pă ngăd ngătrênăđi nătho i 77 5.3.4 CƠiăđ tăcácăthôngăs ăchoă ngăd ng 82 5.3.5 GiámăsátăvƠăđi uăkhi nătr căti păt iăcácăboardăm ch 83 5.3.6 C nhăbáoăròăr ăkhíăGasăquaătinănh năSMSăvƠăcu căg i 85 5.3.7 H ăth ngăho tăđ ngăkhiăm tăđi n 87 5.4 NH NăXÉTăậ ÁNHăGIÁ 88 CH 5.4.1 Nh năxét 88 5.4.2 ánhăgiá 88 NGă6.ăK TăLU N VẨăH NGăPHÁTăTRI N 90 6.1 K TăLU N 90 6.2 H NGăPHÁTăTRI N 90 TẨIăLI UăTHAMăKH O 91 PH ăL C 92 vii LI T KÊ HÌNH Hình Trang Hình 2.1: Board STM32F103C8T6 BlueBill .6 Hình 2.2: Board STM32F103C8T6 BlueBill v i GPIO Hình 2.3: Board Arduino Nano Hình 2.4: Arduino Nano GPIO Hình 2.5: ESP ậ 12 10 Hình 2.6: Module Lora E32 ậ TTL ậ 100 11 Hình 2.7: M ch nguyên lý n i dây v iăviăđi u n .12 Hình 2.8: D ng sóng module truy n d li uăquaăviăđi u n 12 Hình 2.9: D ng sóng module nh n d li u khơng dây .12 Hình 2.10: Module PZEM - 004T 13 Hình 2.11: S ăđ n iădơyăđ s d ng module PZEM 004T .14 Hình 2.12: Module SIM800L 15 Hình 2.13: Các chân k t n i c a module SIM800L 15 Hình 2.14: Module Hi-Link chuy năđ i ngu n AC-DC 16 Hình 2.15: LCD 16x02 .17 Hình 2.16: Module chuy năđ i I2C cho LCD 16x02 .18 Hình 2.17: Màn hình LCD TFT 2.4inch 19 Hình 2.18: Module c m bi n khí gas MQ2 20 Hình 2.19: Relay 5V .21 Hình 2.20: Pin lipo 2000 mAh 3.7v 22 Hình 2.21: M ch s c pin TP4056 .22 Hình 2.22: Gói d li u truy n c a UART 23 Hình 2.23: Sóng truy n UART 24 Hình 2.24: Quá trình truy n UART 24 Hình 2.25: Quá trình nh n UART 24 Hình 2.26: Truy n d li u SPI 26 Hình 2.27: Bus I2C thi t b ngo i vi .26 Hình 2.28: Trình t truy năbitătrênăđ ng truy n 27 Hình 3.1: S ăđ kh i c a h th ng 28 Hình 3.2: BJTăđi u n Relay .30 Hình 3.3: M ch Enable ngu năđi n dùng Mosfet FDN340P 31 Hình 3.4: TransistorăBJTăđi u n Buzzer VDC .31 Hình 3.5: K t n i PZEM v i ARM 32 Hình 3.6: K t n i PZEM v i Arduino 32 viii Hình 3.7: K t n i c m bi n khí Gas v i Arduino Nano 33 Hình 3.8: K t n i Module SIM800L v iăviăđi u n ARM 33 Hình 3.9: K t n i ESP8266 V12E v iăviăđi u n ARM .34 Hình 3.10: K t n i LORA v i ARM 34 Hình 3.11: K t n i LORA v i Arduino 34 Hình 3.12: Kh iăđi u n công su t ngõ c a Board m ch 35 Hình 3.13: Kh iăđi u n cơng su t ngõ c a Board m ch ph 36 Hình 3.14: K t n i LCD TFT v i ARM 36 Hình 3.15: K t n i LCD 1602 v i Arduino .36 Hình 3.16: M ch chuy n ngu n .37 Hình 3.17: Kh i ngu n pin d phòng 38 Hình 3.18: M chăđi u n ph (Slave) 40 Hình 4.1: B trí linh ki n m t c a Board m ch (Master) .42 Hình 4.2: B trí linh ki n m tăd i c a Board m ch (Master) 42 Hình 4.3: B trí linh ki n m t cho Board m ch ph (Slave) 43 Hình 4.4: M tăphíaăd i Board m ch ph (Slave) 44 Hình 4.5: Hình nh th c t Board m ch sau hàn linh ki n 44 Hình 4.6: Hình nh th c t Board m ch ph sau hàn linh ki n 45 Hình 4.7: Hình nh h p b o v Board m ch 45 Hình 4.8: Hình nh th c t bên h p Board m ch (Master) 46 Hình 4.9: Hình nh th c t bên h p Board m ch ph (Slave) 46 Hình 4.10: Hình nh th c t h p nút nh năđi u n b ng tay 47 Hình 4.11: Hình nh hồn ch nh c a b giámăsátăvƠăđi u n 47 Hình 4.12: L uăđ ch ngătrìnhăchínhăc a Board m ch .48 Hình 4.13: L uăđ ch ngătrìnhăconăkh i t o h th ng 51 Hình 4.14: L uăđ ch ngătrìnhăconăg i nh n d li u v i Slave .52 Hình 4.15: L uăđ ch ngătrìnhăconăđ c c m bi n PZEM 52 Hình 4.16: L uăđ ch ngătrìnhăchínhăArduinoăNano 53 Hình 4.17: L uăđ ch ngătrìnhăconăki m tra nút nh n 54 Hình 4.18: L uăđ ch ngătrìnhăconăki m tra c m bi n khí gas .55 Hình 4.19: Ch ngătrìnhăconăg i d li u qua Board m ch 55 Hình 4.20: Ch ngătrìnhăconănh n d li u t Board m ch 56 Hình 4.21: L uăđ ch ngătrìnhăconăESPă8266 57 Hình 4.22: L uăđ ch ngătrìnhăconăt o d li u g i lên Firebase 58 Hình 4.23: Ch ngătrìnhăchínhăc a ng d ngăđi n tho i .59 ix Hình 4.24: Ch ngătrìnhăphòngăkhách .60 Hình 4.25: Ch ngătrìnhăconăcƠiăđ t thơng s tính ti n 61 Hình 4.26: Ch ngătrìnhăconătínhăti năđi n .62 Hình 4.27: Giao di n ph n m m STM32 CubeMx 63 Hình 4.28: Giao di n ph n m m Keil ARM 64 Hình 4.29: Giao di n ph n m m Arduino IDE 65 Hình 4.30: Giao di n ph n m m Android Studio 66 Hình 4.31: Giao di n ph n l p trình giao di n 67 Hình 4.32: Giao di n ph n l p trình Java 67 Hình 4.33: Màn hình giám sát board m ch 69 Hình 4.34: MƠnăhìnhăgiámăsátăvƠăđi u n board m ch 69 Hình 4.35: MƠnăhìnhăđ ngănh p ng d ng .70 Hình 4.36: Màn hình giám sát thi t b n .70 Hình 4.37: MƠnăhìnhăđi u n thi t b n ng d ng 71 Hình 4.38: MƠnăhìnhăMenuăcƠiăđ t 71 Hình 5.1: Màn hình thơng báo c u hình k t n i wifi .74 Hình 5.2: Màn hình c u hình k t n íăwifiăđi n tho i .75 Hình 5.3: Màn hình lúc h th ngăđưăkh iăđ ng xong 75 Hình 5.4: K t n i tín hi u gi a phòng khách phòng b p 76 Hình 5.5: K t n i tín hi u gi a phòng khách phòng ng 76 Hình 5.6: MƠnăhìnhăđ ngănh p 77 Hình 5.7: Nh p tài kho n ho c m t kh u sai 77 Hình 5.8: Màn hình giám sát năn ngăc a phòng khách .78 Hình 5.9: MƠnăhìnhăđi u n thi t b n c a phòng khách 78 Hình 5.10: MƠnăhìnhăMenuăcƠiăđ t 79 Hình 5.11: MƠnăhìnhăgiámăsátăvƠăđi u n thi t b n c a phòng ng 79 Hình 5.12: Ch c p nh t d li u n thi t b 80 Hình 5.13: Thi t b 2ăđưăđ Hình 5.14: Thi t b phòngăkháchăđưăđ Hình 5.15: B t thi t b Hình 5.16: Thi t b c b t 80 c b t 80 board m ch ph .81 phòng b p 82 Hình 5.17: B t thi t b phòng ng 82 Hình 5.18: MƠnăhìnhăMenuăcƠiăđ t ch ngăt ngă ng 83 Hình 5.19: MƠnăhìnhăcƠiăđ tăliênăquanăđ n ti năđi n .83 Hình 5.20: i u n tr c ti p phòng khách .83 x CH NGă5.ăK TăQU _NH NăXÉT_ ÁNHăGIÁ Sauăquáătrìnhăv năhƠnhăth ăh ăth ng,ănhómăcóănh ngăđánhăgiáăsauăđơy: H ăth ngăho tăđ ngăđưăđ cănh ngăm cătiêuăđ ăraăbanăđ u vƠăkháă năđ nh Mơ hìnhăcóătínhăth măm ,ăanătoƠnăvƠăd ăs ăd ng.ăTuyănhiênăth iăgianăđápă ngăđi u nă thi tăb ăv năch aăđ đ cănhanh (th iăgianăt ălúcănh nănútăđi uăkhi năđ nălúcăthi tăb ă căb tătrungăbìnhăt ă5săđ nă10s) hi năt ngănhi uăxungăđi năt ăkhiărelayăđóng- c t t iăcóăcơngăsu tăl năđơiăkhiăv năcònăx yăra B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 89 CH NGă6.ăK TăLU NăVẨăH CH 6.1 NGăPHÁTăTRI N NGă6 K T LU NăVẨăH NG PHÁT TRI N K TăLU N Sauăkho ngăth iă15ătu nănghiênăc uăvƠătìmăhi u,ănhómăđưăhoƠnăthƠnhăđ ăánăvƠă thiăcơngămơăhìnhătheoănh ngăuăc uăđưăđ tăraăbanăđ u.ăTrongăqătrìnhăth căhi n,ă nhómăđưăthuăđ - cănh ngăk tăqu ănh tăđ nh S năph măđ tăyêuăc uăv ăgiámăsátăthơngăs ăđi năn ng,ătr ngătháiăc aăcácăthi tă b ăthơngăquaămƠnăhìnhăhi năth ăvƠăInternet - S năph măđ tăyêuăc uăv ăđi uăkhi năbaoăg m:ă +ă i uăkhi năquaăappăAndroid:ăđi uăkhi năt tăc ăcácăkh i +ă i uăkhi năth ăcơng:ădùngănútănh năkh iăMasterăđi uăkhi năchínhănóăho că uăkhi năcácăSlave;ăđi uăkhi nănútănh nătr căti păt iăcácăSlave - Khiăcóăròăr ăkhíăgasăthìăs ăthơngăbáoăđ iădùngăb ngătinănh năvƠăcu că g i,ăđ ngăth iăng tăđi năh ăth ngăđ ăh năch ăr iăro - S năph măv năduyătrìăđ - Appăđi nătho iăđ 6.2 H căkhiăm tăđi nănh ăngu năpinăd ăphòng căb oăm tăb ngătƠiăkho năgmail,ăd ădƠngăs ăd ng NGăPHÁTăTRI N - M ăr ngăs ăthi tăb ăc năđi uăkhi năv iăcôngăsu tăl n - M ăr ngăthêmănhi uăSlaveăđ ăm ăr ngăm ngăl - Phát tri năthêmăh ăth ngăd păl aăkhiăphátăhi năcóăcháyăx yăra - ThêmăcameraăgiámăsátăngôiănhƠăthôngăquaăwebăho căandroid - Phátătri nă ngăd ngăđi uăkhi năthi tăb ătrênăwebsiteăvƠăđi uăkhi năthi tăb ă iăgiámăsátăvƠăđi uăkhi n b ngăgi ngănói B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 90 TẨIăLI UăTHAMăKH O TÀI LI U THAM KH O 1.ăŚchăthamăkh o [1]ăTr năThuăHƠăậ Tr ngăTh ăBíchăNgƠăậ Nguy năTh ăL ậ PhùăTh ăNg căHi uăậ D ngăậ BùiăTh ăTuy tă ană ngăTh ăC măTú,ăGiáoătrìnhă i n t c b n,ăNhƠăxu tăb nă đ i h căqu căgiaăTP.ăH ăChíăMinh,ă2013 [2]ăNguy nă ìnhăPhú,ăGiáoătrìnhăVi u n,ăTr ngă HăS ăPh măK ăThu tăTP.ă H Chí Minh [3]ăNguy nă ìnhăPhú,ăGiáoătrìnhăVi x lý nâng cao,ăTr ngă HăS ăPh măK ăThu tă TP H ăChíăMinh [4]ăNguy nă ìnhăPhúăậ Nguy năTr ng Duy, Giáo trình K thu t s ,ăNhƠăxu tăb nă đ i h căqu căgiaăTP.ăH ăChíăMinh,ă2013 [6]ăHoƠngăNg căV n,ăGiáoătrìnhă i n t cơng su t, Tr ngă HăS ăPh măK ăThu tă TP H ăChíăMinh,ă2007 [7]ăNguy năV năHi păậ inhăQuangăHi p,ăGiáoătrìnhăL p trình Android c b n, Nhà xu tăb năđ iăh căqu căgiaăTP.ăH ăChíăMinh,ă2015 [8]ăNguy năV năHi p,ăGiáoătrìnhăL p trình Android ng d ng u n, Nhà xu tăb năđ iăh căqu căgiaăTP.ăH ăChíăMinh,ă2016 [9]ăNguy năLơmăHoƠngăMinhăTu năậ D ngăQu căTrung,ă ăánămônăh că1:ăTruy n d li u gi a hai board Arduino, 2017 [10]ăNguy năLơmăHoƠngăMinhăTu năậ Tr năV năTrí,ă ăánămơnăh că2: i u n cánh tay robot b ng n tho i Android, 2018 [11]ăVõăH ngăS năậ Nguy năXuơnăTi n,ă ăánămônăh că2:ăCánh tay robot thông minh b c, 2018 [12] Hu nhăXuơnăD ngăậ Tr năNh tăMinh,ă ăánăt tănghi p:ăH th ng IoT u n giám sát nhà, 2018 2.ăTrangăwebăthamăkh o [1] www.alldatasheet.com [2] www.hshop.vn [3] www.arduino.vn [4] www.instructables.com B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 91 PH ăL C PH L C Giaoăth căk tăn iăWiFi: Wifiă(lƠăvi tăt tăt ăWirelessăFidelityăhayăm ngă802.11)ălƠăh ăth ngăm ngăkhơngă dây s ăd ngăsóngăvơătuy n,ăc ngăgi ngănh ăđi nătho iădiăđơng,ătruy năhìnhăvƠăradio.ă K tăn i Wifiăth ngălƠăs ăl aăch năhƠngăđ uăc aăr tănhi uăk ăs ăb iătínhăthơngăd ngă kinh t c aăh ăth ngăwifiăvƠăm ngăLANăv iămơăhìnhăk tăn iătrongăm tăph măviă đ aălỦăcóăgi i h n Cácăsóngăvơătuy năs ăd ngăchoăWiFiăg năgi ngăv iăcácăsóngăvơă năs ăd ngăcho thi tăb ăc mătay,ăđi nătho iădiăđ ngăvƠăcácăthi tăb ăkhác.ăNóăcóăth ă chuy năvƠănh năsong vơătuy n,ăchuy năđ iăcácămưănh ăphơnă1ăvƠă0ăsangăsóngăvơătuy nă vƠăng căl i.ă Tuy nhiên, sóngăWiFiăcóăm tăs ăkhácăbi tăsoăv iăcácăsóngăvơătuy năkhácă ăch :ă chúngătruy năvƠăphát tínăhi uă ăt năs ă2.4ăGHzăho că5ăGHz.ăT năs ănƠyăcaoăh năsoă v iăcácăt năs ăs ăd ngăcho nătho iădiăđ ng,ăcácăthi tăb ăc mătayăvƠătruy năhình.ă T năs ăcaoăh năchoăphépătínăhi u mangătheoănhi uăd ăli uăh n - Chu n: 802.11n - Dưy t n s ho t đ ng: 2.4 GHz and GHz bands - Kho ng cách: 50m - T căđôăx lỦ t iăđa:ă600ăMbps Giaoăth căI2C i u ki n START STOP (START and STOP conditions) STARTăvƠăSTOPălƠănh ngăđi uăki năb tăbu căph iăcóăkhiăm tăthi tăb ăch ămu n thi tăl păgiaoăti păv iăm tăthi tăb ănƠoăđóătrênăbusăI2C.ăSTARTălƠăđi uăki năkh iăđ u, báoăhi uăb tăđ uăc aăgiaoăti p,ăcònăSTOPăbáoăhi uăk tăthúcăm tăgiaoăti p.ă Banăđ uăkhiăch aăth căhi năquáătrìnhăgiaoăti p,ăc ăhaiăđ m căcaoă(SDA = SCL = HIGH).ăLúcănƠyăbusăI2Căđ ngăSDAăvƠăSCLăđ uă căcoiălƠăr iă(ắbusăfree”),ăs nă sàng choăm tăgiaoăti p.ăHaiăđi uăki năSTARTăvƠăSTOPălƠăkhôngăth ăthi uătrongăvi că giao ti păgi aăcácăthi tăb ăI2Căv iănhau B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 92 PH ăL C Hình 1.ă i uăki năstartăstop i uăki năSTART:ăm tăs ăchuy năđ iătr ngătháiăt ăcaoăxu ngăth pătrênăđ SDA trongăkhiăđ ngă ngăSCLăđangă ăm căcaoă(caoă=ă1;ăth pă=ă0)ăbáoăhi uăm tăđi uă ki năSTART i uăki năSTOP:ăm tăs ăchuy năđ iătr ngătháiăt ăm căth pălênăcaoătrênăđ SDA trongăkhiăđ đ ngă ngăSCLăđangă ăm căcao.ăC ăhaiăđi uăki năSTARTăvƠăSTOPăđ uă căt o raăb iăthi tăb ăch ăSauătínăhi uăSTART,ăbusăI2Căcoiănh ăđangătrongătr ngă thái lƠmă vi c (busy).ă BusăI2Că s ă r i,ă s nă sƠngă choă m tă giaoă ti pă m iăsauă tínă hi uă STOPăt ăphíaăthi t b ăch Sauăkhiăcóăm tăđi uăki năSTART,ătrongăqătrìnhăgiaoăti p,ăkhiăcóăm tătínăhi u STARTăđ căl păl iăthayăvìăm tătínăhi uăSTOPăthìăbusăI2Căv năti păt cătrongătr ngă thái b n.ăTínăhi uăSTARTăvƠăl păl iăSTARTă(RepeatedăSTART)ăđ uăcóăch ngă gi ng nhauălƠăkh iăt oăm tăgiaoăti p Truy n d li u: M iăxungăclockăcóăm tăbităd ăli uăđ cătruy n.ăM cătínăhi uăSDAăch ăđ căthay đ iăkhiăxungăclockăđangă ăm căth p,ăvƠă năđ nhăkhiăxungăclockă ăm căcao.ăThi tăb ă t cóăth ăl yăm uăd ăli uăkhiăxungăclockă ăm căcao Hình 2.ăTruy năd ăli uăI2C B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 93 PH ăL C Tínhătónăm ch 1.1 Tínhătónăđi nătr ăh nădòngăchoăLED Hình 5.ăTínhătr ăh nădòngăchoăLED Ch năVLED =ă2V,ădòngăđi năquaăLED: ILED = mA =>R k 1.2 Tínhătónăphơnăc căTransistorăBJTăđi uăkhi năLEDăb́oăngu n Hình 6.ăLEDăbáoăngu n LEDămƠuăxanhălƠăLEDăbáoăngu năt ăm chăgi măáp,ăLEDănƠyăho tăđ ngănh ă m tăLEDăbáoăthơngăth ngănh ăđưătrìnhăbƠyă ătrên LEDămƠuăđ ălƠăLEDăkhiăm chăchuy năsangădùngăngu năt ăpinăd ăphòng.ăPh nă d iăđơyăs ătrìnhăbƠiăv ătínhătốnăm chăđi uăkhi năđ ăđi uăkhi năLEDănƠy.ă Ch năVLED =ă2V,ădòngăđi năquaăLED: ILED = mA Ch n n tr => LEDăbáoăngu năpinăd ăphòngănƠyăs ăsángăkhiăkhơngăcóăngu năt ăm chăgi mă áp.ăT ăyêuăc uăđó,ătaăch năTransistorăBJTăA1015ălo iăPNPăđ ăđi uăkhi năLEDănƠy - Transistor d n bão hòa: VCE =ă0ă=ă>ăCóădòngăđi năch yăquaăcu nădơyăđiăt ăngu nă+3,7Văquaăđi nătr ăR1, quaăLEDăđ => LEDăđ ăsáng A1015 d n: IBB < 0, VBE = 0,7 Ch năR5 = 100 k B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 94 PH ăL C = (1) Ch năhFE (A1015) = 70 => 42.86 µA k => - Transistor ng ng d n: Ch n k VCE = VCC =ă5Vă=>ăKhơngăcóădòngăđi năch yăqua LED => LEDăt t A1015 ng ngăd n: IBB = 0, VBE = Module Lora 2.1 Ch ăđ ăho tăđ ngăc aăModuleăLora Moduleăcóăth ăđ - căc uăhìnhătruy năvƠănh năd ăli uă ăm tătrongăhaiăch ăđ : Fixedămode:ăModuleăcóăth ăgiaoăti păv iămoduleăkhácăngayăc ăkhiănóăkhácăt nă s ăphátăv iămoduleătruy năch ăc năbi tăđ căđ aăch ăvƠăt năs ăc aănhauănh ngăch ă có haiămoduleătruy nănh năv iănhau Hình Ch ăđ ăFixedămode - Broadcastămode:ăCh ăđ ănƠyătráiăng truy năthìăt tăc ăcácămoduleăđ t năs ăphátăs ăđ uănh năđ căhoƠnătoƠnăv iăfixedămode,ăm tămoduleă căc uăhìnhă ăch ăđ ăbroadcastămodeăvƠăcóăcùngă ăd ăli u Hình Ch ăđ ăBroadcastămode B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 95 PH ăL C 2.2 Ph nă m mă c uă hìnhă choă Moduleă LORAă E32-TTL-100ă c aă nhƠăs n xu t Sauăkhiăđ aăModuleăv ăModeă3ă(Sleep)ătaăk tăn iăModuleăv iăUSBăTTLăvƠăb tă ph năm mălên N uăk tăn iăthƠnhăcơngătaăs ăth yăgiaoădi năgi ngănh ăhìnhăphíaătrên: Click ch năắGetParam”ăđ ăđ căcácăthơngăs ăđangăđ căc uăhìnhătrênăModule Ch năcácăthơngăs ăc năc uăhìnhănh :ăAddress,ăChannel,ăt căđ ăbaudrate,ăparity,ầă sauăđóăclickăvƠoătùyăch năắSetParam”ăđ ăl uăc uăhìnhăđưăcƠiăđ tăvƠoăb ănh ăEpprom Hình Giaoădi năph năm măc uăhìnhăchoăModuleăLORA Khungătruy năgiaoăti păModuleăPZEM B ngă1 Khungătruy năgiaoăti păv iăModuleăPZEMă004T STT Ch ng căđi năáp Ph năh i cădòngăđi n Ph năh i căcơngăsu tătiêuăth Ph năh i căđi năn ngătiêuăth Byte đ u Data1 ậ Data5 Byte cu i B0 C0 A8 01 01 00 1A A0 00 E6 02 00 00 (230.2 V) 88 B1 C0 A8 01 01 00 1B A1 00 11 20 00 00 (17.32 A) D2 B2 C0 A8 01 01 00 1C A2 08 98 00 00 00 (2200 W) 42 B3 C0 A8 01 01 00 1D B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 96 PH ăL C Ph năh i tăđ aăch ămodule Ph năh i tăng ngăbáoăđ ng Ph năh i A3 01 86 9F 00 00 (99999 Wh) C9 B4 C0 A8 01 01 00 (192.168.1.1) 1E A4 00ă00ă00ă00ă00ă(cƠiăđ tăthƠnhăcông) A4 A5 C0 A8 01 01 14 (20 kWh) 33 B5 00ă00ă00ă00ă00ă(cƠiăđ tăthƠnhăcông) A5 Kh oă śtă m tă s ă t pă l nhă ATă th ngă đ că s ă d ngă c aă Moduleă SIM800L Cácăl nhăATălƠăcácăh ngăd năđ căs ăd ngăđ ăđi uăkhi năm tămodem.ăATălƠă m tăcáchăvi tăg năc aăch ăAttention.ăM iădòngăl nhăc aănóăb tăđ uăv iăắAT”ăhayă ắat”.ă óălƠălỦădoăt iăsaoăcácăl nhămodemăđ đ căg iălƠăcácăl nhăAT.ăNhi uăl nhăc aănóă că s ă d ngă đ ă uă nă cácă modemă quayă s ă s ă d ngă dơyă m iă (wiredă dial-up modems),ăch ngăh nănh ăATDă(Dial),ăATAă(Answer),ăATHă(Hoolăcontrol)ăvƠăATOă (returnătoăonlineădataăstate)ăc ngăđ căh ătr ăb iăcácămodemăGSM/GPRSăvƠăcácăđi nă tho iădiăđ ng Bênăc nhăb ăl nhăATăthôngăd ngănƠy,ăcácămodemăGSM/GPRSăvƠăcácăđi nătho iă diăđ ngăcònăđ căh ătr ăb iăm tăb ăl nhăATăđ căbi tăđ iăv iăcơngăngh ăGSM.ăNóă baoăg măcácăl nhăliênăquanăt iăSMSănh ăAT+ăCMGSă(g iătinănh năSMS),ăAT+CMSSă (g iătinănh năSMSăt ăm tăvùngăl uătr ),ăAT+CMGLă(chu iăli tăkêăcácătinănh năSMS)ă vƠăAT+CMGRă(đ cătinănh năSMS).ăNgoƠiăra,ăcácămodemăGSMăcònăh ătr ăm tăb ă l nhăATăm ăr ng Cúăphápăchínhăc aăl nhăATăcóăth ăđ căphơnăchiaăthƠnhă3ălo i:ăcúăphápăcóăc uă trúcăc ăb n,ăcúăphápăcóăc uătrúcăthamăs ăS,ăcúăphápăcóăc uătrúcăm ăr ng.ăV iăcácăcúă phápănêuătrênăthìăcácăl nhăcóăth ăho tăđ ngă ănhi uăch ăđ ăkhácănhau.ăCácăch ăđ ănƠyă đ căth ngăkêă ăb ngăbênăd iănh ăsau: B ngă2.ăM tăs ăt păl nhăATăchoămoduleăSIM800L Lo iăl nh Víăd Th ngăkêăl iăcácăthamăs ătrongăcơuăl nhă L nhăki mătra AT+=? vƠăcácăgiáătr ăcóăth ăthi tăl păchoăthamăs iădungătinănh năđ căg iăđ n,ăki mă L nhăđ c AT+? traăgiáătr ătinănh năv ăm tăd ăli u căs ăd ngăđ ăthi tăl pă cácăgiáătr ăchoă L nhăthi tăl p AT+= thamăs Th căthiăm tăcu căg iăđ căti năhƠnhăbênă L nhăth căthi AT+ trongăc aăModuleăsim Cú pháp B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 97 PH ăL C Ćcăl nhăc a LCD L nh B ngă3.ăCácăl nhăc aăLCDă16x02 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 NOP 0 0 0 0 0 Clear display 0 0 0 0 Cursor home 0 0 0 0 Entry mode set 0 0 0 I/D S Display control 0 0 0 D C B Cursor/display shift 0 0 S/C R/L 0 Function set 0 0 DL N M G Set CGRAM addr 0 Character Generator RAM Set DDRAM addr 0 Display data ram address 10.Buzy flag & Addr 0 BF Address counter 11.Read data 1 Read data 12.Write data Write data Gi iăthíchăl nh: - L nhăxốămƠnăhìnhăắClearăDisplay”:ăkhiăth căhi năl nhănƠyăthìăLCDăs ăb ăxốă vƠăb ăđ măđ aăch ăđ - căxoáăv ă0.ă L nhădiăchuy năconătr ăv ăđ uămƠnăhìnhăắCursorăHome”:ăkhiăth căhi năl nhă nƠyăthìăb ăđ măđ aăch ăđ căxốăv ă0,ăph năhi năth ătr ăv ăv ătríăg căđưăb ăd chă tr căđó.ăN iădungăb ănh ăRAMăhi năth ăDDRAMăkhơngăb ăthayăđ i.ă - L nhăthi tăl păl iăvƠoăắEntryămodeăset”:ăl nhănƠyădùngăđ ăthi tăl păl iăvƠoăchoă cácăkíăt ăhi năth ,ăbităIDă=ă1ăthìăconătr ăt ăđ ngăt ngălênă1ăm iăkhiăcóă1ăbyteăd ă li uăghiăvƠoăb ăhi n th ,ăkhiăIDă=ă0ăthìăconătr ăs ăkhơngăt ng:ăd ăli uăm iăs ăghiă đèălênăd ăli uăc ăBităSă=ă1ăthìăchoăphépăd chăchuy năd ăli uăm iăkhiănh nă1ăbyteă hi năth ă B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 98 PH ăL C L nhă uă nă conă tr ă hi nă th ăắDisplayă Control”:ă l nhă nƠyă dùngă đ ă uă - năconătr ă(choăhi năth ăthìăbităDă=ă1,ăt tăhi năth ăthìăbităDă=ă0),ăt tăm ăconătr ă (m ăconătr ăthìăbităCă=ă1,ăt tăconătr ăthìăbităCă=ă0),ăvƠănh pănháyăconătr ă(choănh pă nháyăthìăbităBă=ă1,ăt tăthìăbităBă=ă0).ăă L nhădiăchuy năconătr ăắCursoră/DisplayăShift”:ăl nhănƠyădùngăđ ăđi uăkhi nă - diăchuy năconătr ăhi năth ăd chăchuy nă(SCă=ă1ăchoăphépăd chăchuy n,ăSCă=ă0ăthìă khơngăchoăphép),ăh ngăd chăchuy nă(RLă=ă1ăthìăd chăph i,ăRLă=ă0ăthìăd chătrái).ă N iădungăb ănh ăDDRAMăv năkhôngăđ i.ă L nhăthi tăl păđ aăch ăchoăb ănh ăRAMăphátăkíăt ăắSetăCGRAMăAddr”:ăl nhă - nƠyădùngăđ ăthi tăl păđ aăch ăchoăb ănh ăRAMăphátăkíăt ă L nhăthi tăl păđ aăch ăchoăb ănh ăRAMăhi năth ăắSetăDDRAMăAddr”:ăl nhă - nƠyădùngăđ ăthi tăl păđ aăch ăchoăb ănh ăRAMăl uătr ăcácăd ăli uăhi năth ă Haiăl nhăcu iăcùngălƠăl nhăđ căvƠăl nhăghiăd ăli uăLCD - Th ngăkêălinhăki năs ăd ng B ngă4 Th ngăkêălinhăki năs ăd ngătrongăcácăboardăm ch STT Tênălinhăki n S l ng Ghi Kit STM32F103C8T6 Viăđi uăkhi năboardăm chăchính Kit Arduino Nano Viăđi uăkhi năboardăm chăph ESP8266 v12 Module Wifi Module SIM800L Module LORA E32 TTL C măbi năkhíăGasăMQ-2 Module PZEM004T Moduleăđoăcác thôngăs ăđi năn ng LCD 16x2 Hi năth ăthôngăs ăđi năn ng LCD TFT 2.4inch Hi năth ăthôngăs ăđi năn ng 10 Moduleăngu n H ăápă220VACă=>ă5VDC/1A 11 M chăs căpin S căchoăpinăd ăphòng 12 Pinăs că3.7V/2000mAh Pinăd ăphòng 13 Relay 5VDC 14 Arduino (9), ARM STM32 (5) 14 LEDămƠuă1ăđ nă3mm 32 LED báo 15 LEDămƠuă2ăđ nă3mm LEDăbáoăngu n Module thu-phátăRFăt măxa B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 99 PH ăL C 17 Diode 1N4007 14 18 T ă1000uF/25V L căđi năápăDCăsauăkhiă năáp 19 T ăg mă104 12 L căđi năápăDCăsauăkhiă năáp 20 Transistor C1815 18 Kíchăđóng-ng tăRelay 21 Transistor A1015 Dùngăchoăm chăchuy năngu n 22 Mosfet FDN340P i uăkhi năEnableăngu năđi n 23 IC AMS1117 3.3VDC năápă3.3VDCăchoăESP8266 24 Terminal HB9500-8P K tăn iăv iăthi tăb ăđi n 25 Terminal HB9500-2P K tăn iăv iăngu năđi nă220VAC 26 Header 27 DơyăBusă4ă+ă2ăđ u 28 DơyăBusă7ă+ă2ăđ u 29 Dây Bus 30 Nútănh nă2ăchơn 31 HƠngărƠoăđ c,ăcái 32 i nătr ăcácălo i 33 Module I2C LCD Chuy năđ iăgiaoăti păI2Că=>ăLCD 34 Buzzer 5VDC Báo cháy Ki mătraăngu năcungăc păcho m chăđi uăkhi năkhiăđi uăkhi năthi tăb Khiărelayătácăđ ng,ăđòngăđi nătrongăm chăt ngăđ tăng tădoădòngătiêuăth ăc aărelay kháăl nă(kho ngă70mA)ănênăgơyăraăhi năt nƠyăcóăth ăđ căg iălƠănhi uăvƠă nhăh ngăs tăápătrênăboardăm ch.ăHi năt ngătr căti păđ năho tăđ ngăc aăm ch.ăC ăth ă trongăđ ătƠiăc aănhóm th căhi năđưăg păhi năt gianăđ ăkh căph căhi năt đưăkh căph căđ d ngă ngănƠy.ăNhóm đưăm tăr tănhi uăth iă ngănƠyăb ngănhi uăcáchăkhácănhau.ăCu iăcùng,ănhómăc ng cănhi uănƠy.ăK tăqu ăth căhi năđ cătrìnhăbƠiănh ănh ngăhìnhăphíaă i: B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 100 PH ăL C Hình 8: D ngăsóngăđi năápăngu năc păchoărelayăkhiărelayăđóng Hình 9: D ngăsóngăđi n áp ngu n c p cho tồn h th ngăkhiărelayăđóng Nh ăHình đưăth ăhi năthìăkhiărelayăđóng,ădòngădi năt ngăđ tăng tăd năđ nă hi năt t ngăs tăápăc aăngu năcungăc pă(kho ngă150mV,ătrongăth iăgiană400ms).ăHi nă ngăs tăápănƠyăs ă nhăh ngăđ nătoƠnăh ăth ngănh ălƠmăviăđi uăkhi năb ăreset,ăcácă moduleăs ăho tăđ ngăkhôngă năđ nh.ăNhóm đưădùngăm tălinhăki năcóăch ngăcáchă B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 101 PH ăL C lyăngu năđi nă(DC-DC),ăk tăqu ăđ tăđ cănh ăHình 9,ăđi năápăngu năcungăc păchínhă v nă năđ nhăm cădùăngu năc păchoărelayăcóăs ăthayăđ i.ăT cungăc păchínhăv nă năđ nh.ăHi năt t ăkhácătrongăm chăđưăđ ngăt ăkhiărelayăc t,ăngu nă ngăs tăápăngu nălƠmă nhăh ngăđ năcácăph nă căkh căph c Hình 10: D ngăsóngăđi n áp ngu n c p cho relay relay c t Hình 11: D ngăsóngăđi n áp ngu n c p cho toàn h th ng relay c t B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH 102 ... năk tăh p giám sát vƠăđi uă n thi tăb ăt xa, ăchúngăemăđưăb tătayăvƠoăth căhi năđ ătƠiă Thi t k thi công h th ng giám sát n n ng tiêu th k t h p v i u n thi t b n t xa thông qua Internet Lora .ă... căhi năđ tƠiă Thi t k thi công h th ng giám sát n n ng tiêu th k t h p v i u n thi t b n t xa thơng qua Internet Lora .ăNg iădùngăcóăth giám sát c ngănh ăđi uăkhi n thi tă b ăđi năt xa ăm iăn... i Internet B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI P ậ Y SINH CH NGă1.ăT NGăQUAN 1.2 M CăTIểU Thi tăk ăvƠ thi công đ căh ăth ng giám sát đi năn ng tiêu th ăk tăh păv iăđi uă n thi tăb ăđi năt xa thông qua Internet vƠ Lora. ăH