2.5.1. Giới thiệu.
ACS712 là linh kiện điện tử thuộc loại IC cảm biến dòng tuyến tính dựa trên hiệu ứng Hall.
- Thông số kỹ thuật và ưu điểm của linh kiện điện tử ACS712. + Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thâp.
+ Thời gian thay đổi điện áp đầu ra tương ứng với dòng điện đầu vào là 5us.
+ Điện trở dây dẫn trong là 1.2 mΩ.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 41
+ Điện áp hoạt động 5V
+ Sai số điện áp đầu ra 1.5% ở 25 0C. + Độ nhạy đầu ra từ 66 đến 185 mV/A.
Các loại ACS:
- ACS712 – 5A
+ Khoảng đo – 5A -> 5A + Độ nhạy điện áp 185 mV/A - ACS712 – 20A
+ Khoảng đo – 20A -> 20A + Độ nhạy điện áp 100 mV/A - ACS712 – 30A
+ Khoảng đo – 30A -> 30A + Độ nhạy điện áp 66 mV/A
- Sơ đồ chân và kích thước của linh kiện điện tử ACS712. + Sơ đồ:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 42 + Kích thước:
2.5.2. Nguyên lý hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử ACS712:
- IC ACS712 là cảm biến dòn tuyến tính dựa trên hiệu ứng Hall. ACS xuất ra một tín hiệu analog. Điện áp ra được thay đổi tuyến tính theo sự thay đổi của dòng điện Ip lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC). Tại 2.5V thì dòng điện bằng 0. Từ 0 -> 2.5 V dòng âm. 2.5V -> 5V lá dòng dương.
- Để đo dòng điện ACS712 ta sử dung ADC để đọc tín hiệu analog từ chân - Công thức tính dòng điện:
+ Voltage0 = (data_adc0 / 1023.0) * 5; // biến đổi điện áp đọc được từ ADC + Ip0=(((Voltage0 + 2) – 2.5)*1000)/66; //66 la do nhay dien ap 66mV/A
2.6. Tìm hiểu về web server.
2.6.1. Tổng quan về web server.
Web Server là máy chủ dùng để xử lý các truy cập được gửi từ máy khách thông qua giao thức http. Web Server có thể là phần cứng hoặc phần mềm hoặc cả hai.
Xét ở khía cạnh phần cứng thì Web Server là một máy tính lưu trữ các file thành phần của một website như: tài liệu HTML, file ảnh, file CSS hoặc file Javascript...
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 43 Xét ở khía cạnh phần mềm thì Web Server bao gồm một vài phần mềm điều khiển người sử dụng website truy cập tới các file lưu trữ trên một máy chủ HTTP (máy chủ HTTP là phần mềm hiểu được các địa chỉ url website và HTTP là giao thức trình duyệt dùng để xem trang web).
Quy trình để lấy một trang web đó là trình duyệt của bạn phải gửi một request tới Web Server sau đó nó sẽ tìm kiếm file theo yêu cầu và lưu trữ trên ổ đĩa của nó. Khi file yêu cầu được tìm thấy, Server sẽ đọc file và xử lý yêu cầu (nếu cần) rồi gửi nó tới trình duyệt để trả kết quả cho người dùng.
2.6.2. Web server là gì?
Hình 2-20 Hệ thống web server
Khái niệm web server thực tế vẫn còn khá xa lạ với nhiều người, chính vì thế khi nghe đến nhiều người vẫn luôn thắc mắc web server là gì? Đây là tên gọi dành cho một loại máy chủ có dung lượng lớn, tốc độ cao có công dụng lưu trữ các thông tin trên internet như một ngân hàng dữ liệu bao gồm các website đã được thiết kế và các thông tin, tài khoản… có liên quan.
Xét ở mức độ cơ bản nhất, toàn bộ các website cần một chương trình máy tính, phân phối các trang web khi có yêu cầu từ người dùng. Chiếc máy tính chạy chương trình này là web server. Khi một người dùng sử dụng máy tính để truy cập một website, họ nhập và gửi yêu cầu tới internet về việc xem một trang web.
Điều này có thể thực hiện được là vì mỗi máy tính/ thiết bị kết nối internet đều được định danh với một địa chỉ nhận dạng duy nhất IP (viết tắt của từ Internet
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 44 Protocol – giao thức internet). Thông qua địa chỉ này, các máy tính có thể tìm kiếm nhau.
Mỗi trang web tương ứng có một địa chỉ duy nhất là URL (viết tắt của từ Uniform Resource Locator). Khi người dùng sử dụng máy tính (máy khách) nhập URL của website vào trình duyệt web. Ví dụ: nhập: https://hostinger.vn/ vào trình duyệt. Máy khách sẽ gửi yêu cầu truy cập đến IP của Web server sẽ nhận được yêu cầu về việc xem nội dung trang web của hostinger thông qua qua giao thức http – giao thức được thiết kế để gửi các file đến trình duyệt web và các giao thức khác. Web server sẽ sẽ gửi nội dung web (bài viết, hình ảnh, video,…) đến máy khách thông qua đường truyền internet.
Mỗi web server đều có một địa chỉ IP hoặc cũng có thể có một domain name. Bất kỳ máy tính nào cũng có thể trở thành web server bởi việc cài đặt lên nó một chương trình phần mềm server software và sau đó kết nối vào Internet.
Hình 2-21 Những lưu ý khi sủ dụng web server
2.6.3. Những điều cần lưu ý khi sử dụng web server.
Tương tự như các phần mềm được sử dụng trên máy tính của bạn, web server software cũng chỉ là 1 ứng dụng phần mềm. Chúng được cài đặt trên một máy mà bạn lựa chọn để giúp người dùng có thể tìm kiếm các thông tin mà website của bạn cung cấp. Vì thế mà cần phải có một máy tính cấu hình tốt, đáp ứng được khối lượng lớn người dùng truy cập cũng như lưu trữ được dung lượng dữ liệu cao.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 45 Server cần phải được hoạt động liên tục 24/24, không ngắt quãng để phục vụ cho việc cung cấp thông tin trực tuyến. Chính vì thế mà việc lựa chọn server đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong chất lượng, tốc độ lưu chuyển thông tin từ web server sang máy tính truy cập. Để đáp ứng được các yêu cầu của thay đổi không ngừng của các doanh nghiệp, dịch vụ cho thuê server ngày càng phát triển rộng mở và mạnh mẽ, cho phép tạo ra nhiều gói dịch vụ đa dạng để các doanh nghiệp có thể tìm ra lựa chọn tối ưu cho mình.
Web server càng mạnh sẽ càng giúp cho quá trình lưu trữ dữ liệu, tốc độ lưu chuyển thông tin trên website được thuận tiện hơn, phục vụ cho quá trình truy cập của người dùng.
2.6.4. Quy trình hoạt động của web server.
Bước 1: Lưu trữ các file (Hosting files)
Web Server bắt buộc phải lưu trữ các file như HTML, file ảnh, file CSS, JavaScript....của website đó. Khi lưu trữ các file lên máy chủ sẽ đem lại những lợi ích như: luôn luôn sẵn sàng, luôn luôn kết nối với mạng internet, địa chỉ IP cố định, được bảo vệ bởi nhà cung cấp. Với những lợi ích to lớn này, việc cần một máy chủ Web Server là điều cần thiết trong việc xây dựng website.
Bước 2:Giao tiếp thông qua HTTP
Web Server hỗ trợ giao thức truyền phát siêu văn bản HTTP giữa 2 máy tính mới nhau. Một giao thức là một tập hợp các quy tắc kết nối 2 máy tính bao gồm: giao thức Textual và giao thức Stateless.
Giao thức Textual bao gồm tất cả các lệnh để văn bản thuần túy và con người có thể đọc được.
Giao thức Stateless bao gồm server và client không nhớ kết nối trước đó. HTTP cung cấp các quy tắc rõ ràng, về cách client và server giao tiếp với nhau.
Bước 3:Nội dung Static với Dynamic
Static (served as-is) có nghĩa là “được phục vụ nguyên vẹn”. Static website dễ dàng được thiết lập vì thế hãy tạo một Static site đầu tiên.
Dynamic có nghĩa là server xử lý nội dung hoặc có thể tạo ra dữ liệu từ Database. Đây là giải pháp linh hoạt nhưng stack kỹ thuật trở lên khó khăn hơn để xử lý nên việc xây dựng website trở nên khó khăn và phức tạp hơn rất nhiều.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 46 Tóm lại là một Server có thể phục vụ cho cả nội dung Static hoặc Dynamic. Có rất nhiều Application Server phục vụ các loại website cụ thể như: blogs, wikis, hay e-shop, ... được gọi là CMS (các hệ quản trị nội dung - content management systems). Web Server là một điều rất thú vị nên nếu bạn đang muốn xây dựng một Dynamic website thì hãy tạo ra một Application server của riêng mình còn không thì hãy chọn một công cụ phù hợp với nhu cầu của mình.
2.7. Tìm hiểu về ngôn ngữ php. 2.7.1. Ngôn ngữ php là gì? 2.7.1. Ngôn ngữ php là gì?
Ngôn ngữ php là một ngôn ngữ thường dùng trong thiết kế web. Khi bạn truy cập vào một trang bất kì, bạn có thể xác định xem trang đó có được viết bằng ngôn ngữ PHP hay không thông qua đường link trên thanh địa chỉ của nó. Nếu ở cuối link bạn thấy phần tử .PHP nghĩa là web đó được lập trình, thiết kế dựa trên ngôn ngữ PHP.
Theo nghĩa chuyên môn, PHP (viết tắt của Personal Home Page) là một ngôn ngữ lập trình script (một nhánh của ngôn ngữ lập trình) hay một loại mã lệnh chủ yếu được dùng để phát triển các ứng dụng viết cho máy chủ, mã nguồn mở, dùng cho mục đích tổng quát.
PHP là ngôn ngữ lập trình sử dụng mã nguồn mở. Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng PHP hoàn toàn miễn phí cho việc thực hiện website của mình. Ngôn
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 47 ngữ PHP có thể chạy được trên nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac OS và Linux.
Ngôn ngữ lập trình PHP có thể được sử dụng trên nhiều hệ điều hành khác nhau bao gồm Windows, Mac OS và Linux (Ubuntu, Linux Mint…). Hiện nay, PHP đang là một trong những ngôn ngữ phổ biến hàng đầu được dùng trong lập trình web.
2.7.2. Điểm mạnh của ngôn ngữ php.
PHP hoạt động với tốc độ rất nhanh và hiệu quả. Một server bình thường có thể đáp ứng được hàng triệu truy cập / ngày.
PHP hỗ trợ kết nối đến hàng triệu hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác nhau.
PHP cung cấp một hệ thống dữ liệu phong phú. Do từ đầu, PHP được xây dựng để xây dựng và phát triển các ứng dụng trên web nên nó cung cấp rất nhiều hàm xây dựng sẵn giúp dễ dàng thực hiện các công việc như: Gửi, nhận mail, làm việc với Cookie…
PHP là ngôn ngữ đơn giản, dễ sử dụng cho nhiều người mới bắt đầu nhập môn lập trình web.
PHP có thể sử dụng được trên nhiều hệ điều hành. Thậm chí, các lập trình viên có thể đem mã PHP này chạy trên các hệ điều hành khác mà không phải sửa đổi lại mã.
PHP sử dụng mã nguồn mở, mang lại sự linh hoạt cho các lập trình viên trong quá trình chỉnh sửa, sáng tạo riêng của mình.
Một lợi thế rất lớn của ngôn ngữ PHP là tính cộng đồng. PHP được phát triển và tối ưu liên tục từ các nhà phát triển trên toàn thế giới khiến cho nó vô cùng thân thiện với mọi người và ngày càng hoàn thiện hơn.
Phù hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Với những ưu điểm trên, PHP đã nhanh chóng trở thành ngôn ngữ lập trình web được nhiều người sử dụng. Và đât cũng là ngôn ngữ được cơ bản được giảng dạy và giới thiệu ở nhiều nơi đào tạo lập trình viên, thiết kế web…
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 48
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1. GIỚI THIỆU
Trong chương này, trình về sơ đồ khối và chức năng từng khối, cách tính toán và sơ đồ nguyên lý toàn mạch.
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM MODULE SIM900A LORA EASY WEB SERVER KHỐI ĐIỀU KHIỂN 1 KHỐI ĐIỀU KHIỂN 2 KHỐI CÔNG SUẤT 1 KHỐI CÔNG SUẤT 2 KHỐI NGUỒN KHỐI CẢM BIẾN 1 KHỐI CẢM BIẾN 2 Arduino mega, Sim 900a, ACS712 Lora easy, NodeMCU Esp32s 5V 3.3V
Hình 3-1 Sơ đồ khối của hệ thống
Chức năng từng khối:
Web server: Đây giao diện để người dùng có thể điều khiển và theo dõi trạng thái làm việc của các thiết bị.
Khối xử lý trung tâm: có chức năng lấy các trạng thái điều khiển trên web rồi gửi trạng thái điều khiển tới các khối khác, đồng thời nhận tín hiệu từ khối cảm biến và gửi lên web.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 49
Khối điều khiển: có chức năng nhận lệnh điều khiển từ khối trung tâm và gửi tín hiệu điều khiển xuống khối công suất, sau đó gửi tín hiệu từ khối cảm biến và hồi tiếp về khối xử lý trung tâm.
Khối công suất: đóng ngắt relay để điều khiển các thiết bị ở điện áp cao theo tín hiệu nhận được từ khối điều khiển.
Khối cảm biến: Do dòng điện của các thiết bị để rồi gửi về khối điều khiển.
Khối nguồn: Có chức năng cung cáp nguồn cho toàn mạch, sử dụng adapter 12v và mạch hạ áp 5v để cấp nguồn.
3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch. 3.2.2.1. Web server 3.2.2.1. Web server
Giao diện web được xây dựng trên website: hostinger.vn. Các chương trình sử dụng các loại ngôn ngữ như: html, css, java script, php. Trang giao diện gồm có 5 cửa sổ làm việc bao gồm:
a) Sơ lược về đề tài:
b) Cửa sổ điều khiển: hiển thị các nút nhấn để người dùng tương tác, khi click vào nút ON thì sẽ cho thiết bị hoạt động, Khi click vào nut OFF thì thiết bị sẽ ngừng hoạt động.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 50 c) Cửa sổ quản lý dữ liệu: hiển thị trang quản lý cơ sở dữ liệu, cho biết trạng thái ON, OFF lý thuyết của các thiết bị khi được điều khiển.
d) Cửa sổ trạng thái hoạt động: cho biết trang thái làm việc thực tế của các thiết bị.
Hình 3-3 Cửa sổ điều khiển
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 51
Hình 3-5 Cửa sổ trạng thái hoạt động
e) Cửa sổ thông tin sinh viện: hiển thị thông tin của các sinh viên thực hiện đồ án.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 52
3.2.2.2. Thiết kế khối xử lý trung tâm.
Khối xử lý lấy Module NodeMCU Esp-32s là module trung tâm, trong mạch con có Module Sim900a dùng để nhận tin nhắn từ điện thoại đi động, và Module Lora easy dùng để truyền nhận dữ liệu bằng sóng Lora.
Điện áp hoạt động:
- NodeMCU Esp-32s: 3.3V - Sim900a: 5V
- Lora easy: 3.3V
3.2.2.3. Thiết kế khối điều khiển và khối công suất.
Trong khối này, nhóm sử dụng Arduino mega kết nối với Lora easy để nhận và truyền tín dữ liệu với khối xử lý.
Điện áp hoạt động:
- Arduino mega 2560: 5V. - Lora easy: 3.3V.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 53
Hình 3-8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
Sử dụng Transistor loại NPN C1815 .
Chọn Relay loại 5V với dòng tối đa relay có thể chịu được lên đến 20A, nên đảm bảo khi dòng chạy qua các tiết bị sẽ an toàn.
Thêm 1 diode vào giữa 2 đầu cuộn dây để tránh điện áp ngược dòng, chọn diode loại 1N4007.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 54 Đèn led có dòng là 10mA và điện áp là 1.8v nên:
Rled=𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑙𝑒𝑑
𝐼𝑙𝑒𝑑 = 5−1.8
10 = 320 ohm. (1)
Chon R4 và R6 là : 330 ohm
Theo data sheet của Relay 5V thì dòng điện qua cuộn dây là 70mA.
Ic=Iled+ Ic.dây= 71.8 mA (2) Chọn Hfe=60.
Ib= Ic/Hfe= Ic/60=1.97 mA (3)
Rb=𝑉−0.7
𝐼𝑏 =4.6−0.7
1.97 = 1.9 𝐾𝑜𝑚ℎ (4)
Chọn R3=R4=2.2K.
3.2.2.4. Thiết kế khối nguồn.
Nguồn chính sử dụng cho mạch là adapter 12V-1A, Nguồn này sẽ qua module giảm áp để cho về 5V để cung cấp cho các module như arduino, sim900a,