THIẾT KẾ CÔNG TƠ đo LƯỜNG CÔNG SUẤT TIÊU THỤ

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7 1.1 Đặt vấn đề 7 1.2 Tầm quan trọng của quản lí và giám sát năng lượng 8 1.3 Giới thiệu một số hệ thống giám sát, quản lí năng lượng từ xa trong thực tế 9 1.3.1 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF 9 1.3.2 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua bộ truyền tải tín hiệu thông qua đường dây điện. 10 1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ 12 1.4.1 Mục Tiêu 12 1.4.2 Nhiệm vụ 12 1.4 Giới hạn 12 1.5 Bố cục báo cáo 13 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Công nghệ IOT 14 2.3.1 Giao thức kết nối 14 2.3.2 Giao thức truyền tải dữ liệu 15 2.3.3 Firebase 18 2.2 Các chuẩn truyền dữ liệu 21 2.2.1 Giao tiếp I2C 21 2.2.2 Giao tiếp UART 26 2.3 Giới thiệu phân cứng 28 2.3.1 Module NodeMCU ESP8266 wifi v1.0 28 2.3.2 Module PZEM004T 32 2.3.3 Màn hình LCD 20x4 35 2.3.4 Module chuyển đổi giao tiếp I2C 36 2.4 Giới thiệu phần mềm 38 2.4.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE 38 2.4.2 Phần mềm lập trình Android Studio 41 2.4.3 Phần mềm giám sát điện năng trên app Blynk 43 CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 45 3.1 Giới thiệu 45 3.2 Thiết kế hệ thống 45 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 45 3.2.2 Sơ đồ kết nối toàn mạch 49 3.2.3 Nguyên lý hoạt động 50 3.2.4 Lưu đồ giải thuật 50 3.3 Thi công hệ thống 51 3.3.1 Mô hình thiết bi ̣ 51 3.3.2 Danh sách các linh kiện 52 3.3.3 Lắp ráp và kiểm tra 52 3.4 Lập trình phần cứng và phần mềm 55 3.4.1 Chương trình hê ̣thống phần cứng Arduino IDE 55 Hình ảnh phía dưới là một số đoạn chương trình chính của sản phẩm: 55 3.4.2 Chương trình app Android Studio 56 3.4.3 Tạo giao diện để xem các thông số điện năng trên app Blynk 58 3.5 Kết quả, nhận xét

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO TIỂU LUẬN MƠN HỌC MÁY TÍNH NHÚNG VÀ ỨNG DỤNG Đề tài THIẾT KẾ CÔNG TƠ ĐO LƯỜNG CÔNG SUẤT TIÊU THỤ Trần Văn Quang Lê Thị Ninh Nguyên Văn Giang Lê Thuỷ Lớp : VB2.K18I.KTMT.NĐ Giáo viên Giảng dạy: ThS NGUYỄN THANH TÙNG Thái Nguyên, tháng năm 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tầm quan trọng quản lí giám sát lượng 1.3 Giới thiệu số hệ thống giám sát, quản lí lượng từ xa thực tế 1.3.1 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua sóng vơ tuyến RF 1.3.2 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua truyền tải tín hiệu thơng qua đường dây điện 10 1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ 12 1.4.1 Mục Tiêu 12 1.4.2 Nhiệm vụ 12 1.4 Giới hạn 12 1.5 Bố cục báo cáo 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Công nghệ IOT 14 2.3.1 Giao thức kết nối 14 2.3.2 Giao thức truyền tải liệu 15 2.3.3 Firebase 18 2.2 Các chuẩn truyền liệu 21 2.2.1 Giao tiếp I2C 21 2.2.2 Giao tiếp UART 26 2.3 Giới thiệu phân cứng 28 2.3.1 Module NodeMCU ESP8266 wifi v1.0 28 2.3.2 Module PZEM004T 32 2.3.3 Màn hình LCD 20x4 35 2.3.4 Module chuyển đổi giao tiếp I2C 2.4 Giới thiệu phần mềm 36 38 2.4.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE 38 2.4.2 Phần mềm lập trình Android Studio 41 2.4.3 Phần mềm giám sát điện app Blynk 43 CHƯƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 45 3.1 Giới thiệu 45 3.2 Thiết kế hệ thống 45 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 45 3.2.2 Sơ đồ kết nối toàn mạch 49 3.2.3 Nguyên lý hoạt động 50 3.2.4 Lưu đồ giải thuật 50 3.3 Thi công hệ thống 51 3.3.1 Mơ hình thiết bi ̣ 51 3.3.2 Danh sách linh kiện 52 3.3.3 Lắp ráp kiểm tra 52 3.4 Lập trình phần cứng phần mềm 55 3.4.1 Chương trình ̣thống phần cứng Arduino IDE 55 Hình ảnh phía số đoạn chương trình sản phẩm: 55 3.4.2 Chương trình app Android Studio 56 3.4.3 Tạo giao diện để xem thông số điện app Blynk 58 3.5 Kết quả, nhận xét 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Giao thức truyền MQTT 16 Hình 2.2 Mơ hình sử dụng giao thức CoAP HTTP 17 Hình 2.3 ví dụ XMPP 18 Hình 2.4 Bus I2C thiết bị ngoại vi 21 Hình 2.5 Kết nối thiết bị vào bus I2C chế độ chuẩn (Standard mode) chế độ nhanh (Fast mode) 22 Hình 2.6 Quá trình truyền nhận thiết bi ̣chủ (master) tớ (slave) 23 Hình 2.7 Trình tự truyền bit đường truyền 24 Hình 2.8 Điểu kiện để giao tiếp I2C 25 Hình 2.9 Quá trình truyền liệu I2C 26 Hình 2.10 Kết nối UART hai vi điều khiển 27 Hình 2.11 Quá trình truyền liệu UART 27 Hình 2.12 Ảnh ESP8266-12 thực tế sơ đồ chân 29 Hình 2.13 Module Node MCU ESP8266 sơ đồ chân 30 Hình 2.14 Mạch nguyên lý NodeMCU ESP8266 31 Hình 2.15 Hình ảnh thực tế module PZEM004T 32 Hình 2.16 Sơ đồ kết nối dây module PZEM004T 33 Hình 2.17 Sơ đồ chân LCD 20x4 36 Hình 2.18 Hình ảnh thực tế module chủn đởi I2C 37 Hình 2.19 Mạch nguyên lý module chuyển đổi giao tiếp I2C 38 Hình 2.20 Màn hình làm việc arduino IDE 39 Hình 2.21 Thiết lập đường dẫn cho IDE 39 Hình 2.22 Trình quản lí thiết bị giao tiếp với IDE 40 Hình 2.23 Tiến hành tải boad ESP8266 IDE 40 Hình 2.24 Chọn boad để nạp code 41 Hình 2.25 Màn hình làm việc với file Java 42 Hình 2.26 Màn hình làm việc với file Xml 42 Hình 2.27 Mơ hình hoạt động Blynk 43 Hình 2.28 Giao diện app Blynk 44 Hình 3.1 Sơ đồ khối tồn ̣thống 45 Hình 3.2 Hình ảnh thực tế module PZEM004T 46 Hình 3.3 Một số thiết bị ngõ vào 47 Hình 3.4 Khối xử lí trung tâm 47 Hình 3.5 Khối hiển thị 47 Hình 3.6 Khối nguồn 48 Hình 3.7 Khối Sever firebase 48 Hình 3.8 Mobile app hiển thị liệu theo thời gian thực 49 Hình 3.9 Sơ đồ kết nối tồn mạch 49 Hình 3.10 Lưu đồ tồn hệ thống 50 Hình 3.11 Mơ hình thiết bị 52 Hình 3.12 Mặt sau sản phẩm bên hộp 53 Hình 3.13 Mặt trước sản phẩm 53 Hình 3.14 Vị trí giắc nguồn 5v nút bấm reset 54 Hình 3.15 Vị trí giắc cắm nguồn 220v 54 Hình 3.17 Chương trình hiển thị liệu lên LCD 55 Hình 3.18 Gửi liệu lên Blynk 55 Hình 3.19 Gửi liệu lên Firebase 56 Hình 3.20 Code nhận liệu từ firebbase java 56 Hình 3.21 Code nhận liệu từ firebbase java 57 Hình 3.22 Chương trình giao diện XML 57 Hình 3.23 Kết sau chạy app máy ảo 58 Hình 3.24 Các cơng cụ giao diện hồn thành 58 Hình 3.25 Sản phẩm hồn thiện 59 Hình 3.26 Giao diện theo dõi điện qua app blynk android 59 LỜI MỞ ĐẦU Nhu cầu quản lý, giám sát kiểm soát việc đo điện năng, thơng số: điện áp, dịng điện, tiêu chất lượng điện từ xa cần thiết cho nhà quản lý, công ty điện lực cá nhân Mặc dù đạt đến mức độ thành công định, nhiên hệ thống quản lý giám sát điện chi phí cao hạn chế việc truy cập từ xa Ngoài ra, xu hướng sử dụng thiết bị thông minh: điện thoại smart phone, máy tính bảng …để truy cập giám sát từ xa Trong xu này, hệ thống hỗ trợ việc quản lý, giám sát việc đo điện thông số hệ thống điện từ xa Internet cần thiết để tìm hướng tiện nghi kinh tế phục vụ nhà quản lý, công ty điện lực Với mong muốn giải phần khó khăn tìm hương cho ngành điện Việt Nam, nhóm tác giả bắt tay vào nghiên cứu thực đề tài “Thiết kế công tơ đo lường cơng suất điện tiêu thụ” Trên sở tìm hiểu IoT nhằm giám sát điện thông số khác hệ thống điện từ xa qua mạng không dây, qua việc truy cập vào trang app, người dùng có thể giám sát từ xa nơi lúc Điểm nổi bật đề tài có thể giám sát điện đồng thời hai hay nhiều thiết bi ̣điện thông qua mạng không dây, kiểm sốt thơng qua việc đo, lưu trữ thơng số điện liên tục thời điểm ngày CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Cơng nghệ Internet of Things (IOT) nói chung công nghệ cảm biến không dây (Wireless Sensor) nói riêng tích hợp từ kỹ thuật điện tử, tin học viễn thơng tiên tiến vào mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, v.v , phạm vi ngày mở rộng, để tạo ứng dụng đáp ứng cho nhu cầu lĩnh vực khác Hiện nay, khái niệm IOT công nghệ cảm biến không dây trở nên quen thuộc ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống người, đặc biệt nước phát triển có khoa học công nghệ tiên tiến Tuy nhiên, công nghệ chưa áp dụng cách rộng rãi nước ta, điều kiện kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng Song hứa hẹn đích đến tiêu biểu cho nhà nghiên cứu, cho mục đích phát triển đầy tiềm Được định hướng dẫn Thạc sĩ Đoàn Ngọc Phương em chọn đề tài luận án “Giám sát điện qua mạng không dây” Trên sở tìm hiểu IoT nhằm giám sát điện thông số khác hệ thống điện từ xa qua internet, đó nhu cầu có thật tăng cao thời gian gần Đặc biệt sau đợt giá điện tăng, nhiều nhà máy tiết kiệm điện hiệu sau có kết theo dõi Với thiết bi ̣quan sát điện từ xa, có thể nhìn thấy thông số hệ thống điện điện áp, dịng điện, tần số, cơng suất, hệ số cơng suất, nhà máy phận bất cứ lúc mà ta khơng cần phải có mặt nhà máy Chúng ta có thể dùng máy vi tính thiết bị di động có hỗ trợ duyệt web có thể quan sát thơng số hệ thống điện nhà máy Hệ thống quản lý điện giúp nhà quản lý đánh giá tiêu thụ điện để thực tiết kiệm chi phí lượng Đề tài khảo sát phương pháp giám sát điện điển hình trước thông qua internet dùng module sim kết hợp RS232 qua cổng truyền thông RS485 theo phương thức truyền thông Modbus RTU [2], nhiên thực tế mạng GSM gặp phải khó khăn việc bị trễ tin nhắn nghẽn mạng, kẹt mạng hay nơi có sóng GSM yếu giám sát máy tính Những phương pháp khác dùng phần mềm Acuview giám sát điện thông qua đồng hồ đo điện đa Mutimeter ACUVIM [3] giám sát điện sử dụng PLC S7-400 thông qua giao diện WINCC [4] có giá thành cao tốn kém Để khắc phục nhược điểm trên, đề tài: “Giám sát điện qua mạng không dây” nghiên cứu việc giao tiếp với thiết bi ̣điện quaInternet dùng công nghê ̣IoT, góp phần hỗ trợ cho cơng tác giám sát quản lý điện từ xa, sử dụng vi điều khiển kết hợp với việc truyền liệu qua WIFI, giúp đo ghi liệu từ xa, mà không bi ̣hạn chế khoảng cách truyền liệu 1.2 Tầm quan trọng quản lí giám sát lượng Quản lý giám sát lượng chìa khóa để tiết kiêm lượng tổ chức thương mại, cơng nghiệp phủ năm gần phải chiụ áp lực to lớn kinh tế môi trường Giám sát quản lý lượng giúp giảm phu ̣thuộc vào nhiên liệu hóa thạch ngày trở nên cạn kiệt Khi tiêu thụ nhiều lượng, doanh nghiệp hơ ̣ gia đình phải đối mặt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy tăng giá lượng dẫn đến ảnh hưởng tới lợi nhuận tổ chức, viêc quản lý lượng doanh nghiệp hơ ̣gia đình có thể giảm nguy cách kiểm soát nhu cầu lượng, tiết kiệm điện dây chuyền sản xuất bước tăng hiệu việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm Lợi ích đem lại sử dụng ̣thống giám sát quản lý lượng: - Giảm thời gian chi phí nhân cơng để ghi lại liệu từ đồng hồ đo, nhập vào file excell báo cáo tháng - Giảm sai xót q trình thu thập liệu tay - Kiểm soát liệu điện liên tục 24 trạm làm viêc - Giảm thời gian xử lý cố liêu thu thập đầy đủ, có ghi lại dạng sóng nguồn điên cố xảy Đây đề tài tìm hiểu, nghiên cứu nhiều để đưa giải pháp giúp ngành điện Việt Nam giải đưuọc khó khăn nêu 1.3 Giới thiệu số hệ thống giám sát, quản lí lượng từ xa thực tế 1.3.1 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua sóng vơ tuyến RF Hệ thống đọc số cơng tơ từ xa sóng vơ tuyến RF bao gồm khối chức sau: - Công tơ điện tử có tích hợp tính thu phát tín hiệu vơ tuyến RF lắp hộ khách hàng sử dụng điện, có chức đo đếm, lưu trữ lượng vào nhớ không dây truyền thu thập tín hiệu di động nhận lệnh - Bộ thu thập tín hiệu di động (Handheld Unit) bao gồm: máy tính cầm tay (Handheld Unit) tích hợp module thu phát tín hiệu vơ tuyến RF bên trong, với chương trình thu thập số liệu Cơng ty tự phát triển Trên máy tính cầm tay giúp người ghi lệnh đọc số cơng tơ phạm vi phủ sóng dựa vào danh sách số liệu khách hàng sử dụng điện tao ̣ từ sở liệu kinh doanh điện Toàn liệu ghi ghép nối vào sở liệu kinh doanh điện cách tự động mà không cần phải tốn nhiều thao tác thủ công trước Giải pháp có ưu điểm: - Khơng phụ thuộc vào khoảng cách, khơng phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối có thay đởi vị trí lắp đặt cơng tơ, hay vị trí trung tâm không bị thay đổi thiết bị - Thiết bị modem gọn nhẹ, thông dụng, dễ dàng lắp kèm với cơng tơ - Cước phí tính theo lưu lượng (KB) thấp, phù hợp với hệ thống không yêu cầu truyền theo thời gian thực Nhược điểm: Do sử dụng đường truyền không dây, truyền qua mạng di động, nên tín hiệu có thể bị ảnh hưởng thời tiết xấu, đó cần cân nhắc chọn dịch vụ nhà cung cấp mạng có mật độ phủ sóng rộng, chất lượng tín hiệu tốt 1.3.2 Hệ thống giám sát quản lý lượng từ xa qua truyền tải tín hiệu thơng qua đường dây điện Hệ thống đo đếm công tơ từ xa truyền qua đường dây điện CollectricTM hệ thống đo lượng điện tiêu thu ̣theo thời gian thực Với hệ thống này, không cần cử nhân viên ghi số công tơ hộ gia đình Hệ thống Collectric gồm thiết bị sau: ● RTU: thiết bị đầu cuối chiều lắp đặt bên bên ngồi cơng tơ vị trí thuận tiện RTU đếm vòng quay đĩa, biến thành tín hiệu điện, điều chế tín hiệu, truyền số liệu thu thông tin khác thiết bị tâp trung ● TRPU: thiết bị đầu cuối hai chiều, vừa có tính RTU vừa có chức thơng tin hai chiều bao gồm lệnh quản lý bảng thời gian sử dụng để tính mức giá khác thiết bị tâp trung, TRPU cịn có thể truyền thơng tin xếp theo bảng chữ hay chữ số nhận từ thiết bị tâp trung ̣ tới khách hàng, cịn có thể lặp tín hiệu lặp, có lắp đặt thêm điều khiển tải có thể tự động đóng cắt tải theo lệnh từ trung tâm ● CONCENTRATOR: thiết bị tâp trung ̣ lắp đặt lưới điện hạ ứng với trạm Thiết bị có thể thu thập xử lý liệu cho 1250 công tơ Dữ liệu từ thiết bị đầu cuối tập trung trung tâm truyền máy tính trung tâm qua cách khác Thiết bị tập trung có thể truyền lệnh quản lý thị khác tới thiết bị đầu cuối hai chiều ● MICROTERMINAL: thiết bị thu thập liệu cầm tay cầu nối thiết bị tập trung với máy tính trung tâm, nhận liệu từ trung tâm truyền máy tính trung tâm Nó cịn dùng để lập trình cho thiết bị tâp trung ̣ , RTU, TRPU, đọc số liệu từ thiết bị để đưa vào máy tính ● MAIN COMPUTER: chứa phần mềm cần thiết cho trình vận hành hệ thống Colletric Nó thu nhận liệu từ trung tâm để sử dụng cho mục đích ngành điện Kĩ thuật truyền thơng: sử dụng công nghệ PLC truyền thông tin thông qua lưới điện hạ (từ trạm biến áp đến hộ gia đình) Tại trạm biến áp (vốn có Hình 3.3 Một số thiết bị ngõ vào Các thiết bi ̣điện đo điện giám sát từ xa thông qua ổ cắm gắn cố định vỏ hộp thiết bị Khi cần giám sát điện thiết bi ̣nào cắm thiết bi ̣điện đó vào ổ cắm Nếu muốn đo hết điện nhà ta kết nối cảm biến dịng với dây tổng hệ thống điện nhà Từ đó có thể theo dõi lượng điện tiêu thụ gia đình cách dễ dàng tránh tình trạng sai số điện toán tiền điện hàng tháng Một số thiết bị có thể đo bóng điện, quạt, tivi, tủ lạnh… 3.2.1.3 Khối xử lý trung tâm Sử dụng vi điều khiển module NodeMCU ESP8266 kết nối với thiết bị ngoại vi giao tiếp với server thông qua WiFi Để giám sát liệu thu thập từ module PZEM004T thông qua hình LCD liệu gửi lên firebase gửi app mobile 3.2.1.4 Khối hiển thị Hình 3.4 Khối xử lí trung tâm Hình 3.5 Khối hiển thị Để dễ dàng theo dõi thông số điện đo ta hiển thi ̣giá tri ̣điện áp, dòng điện, điện cơng suất hình LCD 20x4 3.2.1.5 Khối nguồn Nguồn điện xoay chiều 220~240VAC dùng để cấp cho nguồn AC module PZEM004T Tổng dòng cho tất linh kiện dùng nguồn 220VAC 6A Sử dụng cho thiết bi ̣điện có dịng nhỏ 6A trước cắm vào ở cắm Nguồn 5V lấy từ cởng USB máy tính cổng sạc điện thoại, sử dụng để cấp nguồn cho module PZEM004T, LCD, I2C, NODEMCU ESP8266 Tởng dịng cho tất linh kiện dùng nguồn 5V 425mA Hình 3.6 Khối ng̀n 3.2.1.6 Khối firebase sever Sau có kết nối với wifi khối xử lí trung tâm gửi liệu lên sever blynk sever fibase Sau sever nhận liệu tiếp tục gửi liệu app để hiển thị Hình 3.7 Khối Sever của firebase 3.2.1.7 Khối mobile app Hiển thị liệu theo dõi theo thời gian thực nhận từ sever gửi Cụ thể Bynk nhận liệu từ Blynk sever App android nhận liệu từ sever firebase Hình 3.8 Mobile app hiển thị liệu theo thời gian thực 3.2.2 Sơ đồ kết nối toàn mạch Hình ảnh sơ đồ kết nối toàn ̣thống Vi điều khiển module MCU esp8266 MCU nhận liệu điện từ module PZEM004T qua chân tín hiệu TX RX MCU gửi tín hiệu điện nhận hiển thị lên module LCD 2004 kết nối thông qua mạch I2C nối với MCU qua chân D1 D2 Nút bấm có chức reset lại thông số nhận từ PZEM004T Hình 3.9 Sơ đờ kết nối toàn mạch 3.2.3 Ngun lý hoạt động Các module kết nối với cấp nguồn Nối dòng điện cần đo vào mạch PZEM004T, kẹp cảm biến dòng vào dây thiết bị điện cần đo Khi mạch PZEM004T đọc hết giá trị đo gửi liệu ESP8266 ESP8266 gửi liệu lên hình hiển thị LCD gửi lên sever, sever sau đó gửi liệu về app hiển thị điện thoại máy tính từ xa qua mạng không dây Từ đó chúng ta có thể theo dõi giám sát lượng điện tiêu thụ thiết bị ta cần giám sát Nút bấm có chức reset tởng lượng điện đo Khi ta cần reset để bắt đầu đo lại việc nhấn giữ nút đó 5s lập tức thông số lượng thiết lập lại 3.2.4 Lưu đồ giải thuật Hình 3.10 Lưu đờ tồn hệ thống Trên ảnh cấu trúc lưu đồ thuật tốn hệ thống để lập trình cho mạch hoạt động Cụ thể sau: - Khởi tạo thư viện: Để chương trình chạy khơng bị lỗi cần phải khai báo thư viện cho ESP8266, PZEM004T, LCD, FireBase, Blynk sever Nếu khơng có thư viện chương trình bị lỗi - Thiết lập cổng vào ra: cổng vào liệu đo từ module PZEM004T, cổng module LCD để hiển thị liệu - Tải 220V hoạt động: có tải hoạt động module thu thập số vể điện như: V, A, W, Wh, FR, PF… - Hiển thị lên LCD: esp nhận liệu gửi xuất liệu đó lên hình hiển thị LCD 2004 - Thiết lập wifi sever: Để có thể giám sát điện tiêu thụ từ xa ta cần phải thiết lập kết nối wifi cho trung tâm xử lí để trung tâm xử lí gửi liệu lên sever Cụ thể firebase blynk Cần thiết lập USERNAME, PASSWORD, Key kết nối đến sever Nếu kết nối thành cơng liệu lập tức đẩy lên sever - Thiết lập sever với app: có sever cho app, sever blynk tương ứng với app blynk Sever firebase tương ứng với app android Khi app kết nối với sever lập tức liệu sever đẩy xuống app điện thoại để hiển thị Vậy cần kết nối mạng liệu lưu trữ hiển thị Có thể theo dõi nơi đâu 3.3 Thi cơng hệ thống 3.3.1 Mơ hình thiết bi ̣ Hộp thiết bi ̣được thiết kế với thơng số: ● Kích thước: 14x14cm ● Vỏ: bên ngồi lắp đặt LCD, ở cắm điện, giắc cắm chân dây nguồn môt giắc cắm nguồn nạp code cho NodeMCU ESP8266 ● Bên hộp chứa mạch điện tử điều khiển thiết bi.̣ Hình 3.11 Mơ hình thiết bị 3.3.2 Danh sách linh kiện Bảng 3.1 Danh sách linh kiện sử dụng ̣thống STT TÊN GIÁ TRỊ PZEM004T 5v LCD 20x4 5v Module chuyển đổi I2C 5v NodeMCU ESP8266 3.3v Nguồn 5V USB 3w,500mA Ổ cắm 250v, 10A Nút nhấn 250v, 6A Nhựa Fo-mex, keo 502, hàn 3.3.3 Lắp ráp kiểm tra Tiến hành ghép nối module linh kiện theo sơ đồ đấu nối Hàn mối nối chắn, không để linh kiện bị chập Cố định module vào hộp fo-mex Khi lắp rắp xong tiến hành kiểm tra nguồn điện vào mạch xem có ởn định khơng cách đo cắm dây nguồn 5V vào ESP8266 nguồn 220v vào PZEM004T Nếu đèn báo sáng tỏ nguồn cấp Đi dây hợp lí để khơng bị rỗi bảo trì sau Hình 3.12 Mặt sau sản phẩm bên hộp Ảnh 4.2 hình ảnh sản phâm sau cố định vào hộp module cố định chắn để tránh tình trạng cháy chập Hình 3.13 Mặt trước sản phẩm Hình 3.13 mặt trước thiết bị Trông đơn giản dễ nhìn gồm hình hiển thị thông số ổ cắm để cắn thiết bị cần đo Hình 3.14 Vị trí giắc ng̀n 5v nút bấm reset Phía bên cạnh hình 3.14 vị trí cắm nguồn 5v đồng thời đường dẫn để dạp chương trình Nút bấm reset đèn led báo hiệu Khi bấm giữ nút khoảng 5s hệ thống reset lại từ đầu Hình 3.15 Vị trí giắc cắm ng̀n 220v Giắc cắm màu đỏ giắc cắm dùng để cấp điện cho module PZEM004T ổ cắm điện để nối thiết bị điện cần đo 3.4 Lập trình phần cứng phần mềm 3.4.1 Chương trình ̣thống phần cứng Arduino IDE Hình ảnh phía số đoạn chương trình sản phẩm: Hình 3.17 Chương trình hiển thị liệu lên LCD Hình 3.18 Gửi liệu lên Blynk Hình 3.19 Gửi liệu lên Firebase 3.4.2 Chương trình app Android Studio Chương trình file java Hình 3.20 Code nhận liệu từ firebbase java Hình 3.21 Code nhận liệu từ firebbase java Chương trình file xml Hình 3.22 Chương trình giao diện XML Sau biên dịch khởi chạy ta app android hình phía việc cịn lại lấy file apk cài máy thật theo dõi số điện hiển thị Hình 3.23 Kết quả sau chạy app máy ảo 3.4.3 Tạo giao diện để xem thông số điện app Blynk Với app blynk ta khơng cần phải lập trình app, ta cần thiết lập thông số để đồng với phần cứng sever lập trình bên arduino IDE Việc làm app thêm khối để hiển thị đúng với ý muốn Hình 3.24 Các cơng cụ giao diện hoàn thành 3.5 Kết quả, nhận xét Sau thực kết nối,hệ thống cập nhật thông số điện đo LCD gửi liệu lên sever blynk firebase để gửi liệu mobile app Hình 3.25 Sản phẩm hồn thiện Sau đó có thể giám sát điện theo thời gian thực thiết bi ̣này App Blynk app android Hình 3.26 Giao diện theo dõi điện qua app blynk và android KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài thực giám sát điện đồng thời thiết bi ̣qua mạng không dây Hiệu suất ổn định 90% Có thể giám sát qua máy tính điện thoại nơi Đây đề tài thiết thực thực tế nhà nhà có điện, người người có smartphone, trang bị phần mềm theo dõi điện từ xa qua mạng khơng dây có thể biết mức điện mà gia đình sử dụng nào… thiết bị điện sử dụng điện năng Ngồi cịn có thể đối chiếu với số điện tiêu thụ hàng tháng phía nhà cung cấp điện Tuy nhiên hệ thống bước phát triển ban đầu Cần phải nghiên cứu thêm để đưa tính khác vào thêm khả tính toán tiền điện, lịch sử tiêu thụ điện theo ngày, tháng… Để mở rộng đề tài, thêm nhiều ứng dụng đời sống, có thể giám sát nhiều thiết bi ̣cùng lúc, thêm ̣thống bảo vệ, danh sách lịch sử, xử lý cố vượt tải, áp trực tiếp việc điều khiển từ xa qua mạng không dây TÀI LIÊỤ THAM KHẢO [1] Giáo trình Vi xử lý [2] https://www.google.com.vn/ [3] https://www.youtube.com/ [4] Hương dẫn Arduino IDE, Android studio, app blynk [5] http://www.banlinhkien.com [6] http://youtube.com [7] http://arduino.cc [8] https://dientu360.com/ [9] https://vi.wikipedia.org/ ... PZEM004T THÔNG SỐ GIÁ TRỊ Điện áp đo hoạt động 80 ~ 260VAC / 50 - 60Hz, sai số Dòng điện đo hoạt động 0.01 ~ 100A, sai số 0.01 Công suất đo hoạt động ~ 26000W Năng lượng đo hoạt động 0~9999kWh Giao... cần đo vào mạch PZEM004T, kẹp cảm biến dòng vào dây thiết bị điện cần đo Khi mạch PZEM004T đọc hết giá trị đo gửi liệu ESP8266 ESP8266 gửi liệu lên hình hiển thị LCD gửi lên sever, sever sau đo? ?... Từ đo? ? chúng ta có thể theo dõi giám sát lượng điện tiêu thụ thiết bị ta cần giám sát Nút bấm có chức reset tởng lượng điện đo Khi ta cần reset để bắt đầu đo lại việc nhấn giữ nút đo? ?