6. Bố cục của luận án
3.8.1 Cảm biến quay lấy mẫu theo 8 hướng – tham chiếu với cảm biến
Phần 3.8.1 trình bày kết quả đo cảm biến quay đo ánh sáng theo 8 hướng với Δα bằng 45o. Trong hình 3.18, dữ liệu cảm biến các hướng lần lượt là d0 đến d7. Kênh cảm biến tĩnh là được gắn nhãn là static. Các nguồn chiếu sáng nhân tạo được giữ nguyên, nhưng cảm biến tĩnh sẽ bị chặn tại một thời điểm nhất định trong quá trình thử nghiệm. Hình 3.18 cho thấy các giá trị LUX của cảm biến tĩnh ở một góc cố định và cảm biến quay quay theo tám hướng (từ d0 đến d7). Trong thí nghiệm này, cảm biến quay sẽ đo ánh sáng ở mỗi góc 45 độ.
64
Hình 3.18: Đồ thị cường độ ánh sáng của cảm biến tĩnh và cảm biến quay
Lúc đầu, dữ liệu cảm biến tĩnh là khoảng 450 Lux (± 20), trong khi cảm biến quay có các giá trị khác nhau ở các hướng khác nhau với giá trị cao ở d4 trên 500 Lux và d3 khoảng 430 lux. Các hướng d0, d5 và d7 có giá trị cảm biến trong khoảng từ 320 đến 350 Lux và hướng d1, d2 và d6 có dữ liệu trong khoảng 270 đến 300 Lux. Sau đó, vật cản xuất hiện chắn trước cảm biến tĩnh. Như trong hình 3.18, giá trị của dữ liệu cảm biến ánh sáng tĩnh giảm mạnh xuống 100 Lux và thấp hơn. Nếu một ứng dụng chỉ sử dụng cảm biến tĩnh để điều khiển đèn, ứng dụng đó sẽ ghi lại không chính xác việc giảm mức độ ánh sáng và sẽ gia tăng công suất chiếu sáng một cách không cần thiết. Tuy nhiên, có thể thấy không cần thay đổi độ chiếu sáng vì nguồn ổn định trong suốt thí nghiệm này (ngoại trừ một sự sai lệch nhỏ trong ánh sáng tự nhiên). Đối với cảm biến quay, các tín hiệu cảm biến theo các hướng d0, d1, d6 và d7 gần như ổn định (khoảng 300 Lux và 350 Lux). Có một sự giảm nhỏ theo hướng d2 và d5 và một vạch giảm theo hướng d3 và d4, nhưng những giá trị cảm biến này vẫn ở khoảng 250 Lux. Khi xuất hiện vật cản chắn trước cảm biến tĩnh, hệ thống sẽ đo đạc vị trí cảm biến thông qua hướng d3 và d4, do xuất hiện ra sự thay đổi dữ liệu theo các hướng này (và xung quanh). Qua đó, có thể thấy cảm biến ánh sáng đa hướng không chỉ thực hiện đo cường độ ánh sáng mà còn cho phép chúng ta phát hiện được sự phân bố không đồng đều của ánh sáng trong phòng hay khu vực làm việc, ngay cả khi một số hướng đo bị chặn, cảm biến quay vẫn đo chính xác mức độ ánh sáng ở các hướng khác. Có thể thấy, khi sử dụng dữ liệu cảm biến quay
65 của nhiều hướng cho ứng dụng chiếu sáng, bộ phận điều khiển có thể sử dụng dữ liệu của các hướng ổn định và quyết định giữ nguyên mức độ chiếu sáng. Từ đó, nghiên cứu cho thấy rằng, việc ngăn chặn sự gia tăng công suất chiếu sáng không cần thiết là một hướng tiếp cận đúng đắn và cần thiết cho các hệ thống tiết kiệm điện.
3.8.2Cảm biến quay lấy mẫu theo 16 hướng
Dưới đây là kết quả đo đối với cảm biến đo cường độ ánh sáng theo 16 hướng. Động cơ bước có thể quay một vòng 360 độ. Động cơ được điều khiển để xoay cảm biến theo 16 hướng khác nhau (t = {0,..., 15}), cách nhau 22,5 độ. Ở mỗi hướng, cảm biến đo và gửi dữ liệu cường độ ánh sáng đến bo mạch điều khiển. Dữ liệu cảm biến và hướng sau đó được truyền đến phần mềm giám sát. Trong thí nghiệm này, cửa chính của phòng thí nghiệm được đóng, đèn 1 và đèn 2 được bật, đèn 3 được bật tắt theo chu kỳ để thay đổi độ sáng của phòng. Cảm biến được đặt ở trung tâm của căn phòng và được điều khiển để quay theo 16 hướng từ 0 đến 15.
Ngoài dữ liệu cảm biến ánh sáng đa hướng, hệ thống còn thu thập dữ liệu cảm biến của cảm biến tham chiếu tĩnh. Dữ liệu sau khi được đo sẽ được trích xuất và cập nhật sang nền tảng Ubidots [68] IoT. Hình 3.19 cho thấy một phần dữ liệu thử nghiệm được theo dõi trên trang web của Ubidots với nhiều tín hiệu cảm biến ánh sáng trong một đồ thị. Dữ liệu của hệ thống cũng được với nền tảng ThingSpeak [69] có tích hợp hộp công cụ MATLAB để phân tích dữ liệu. Dữ liệu cảm biến quay được lấy theo 16 hướng với ∆α = 22.5 độ (Bảng 3.2 trình bày chi tiết hơn về các góc đo), các dữ liệu này được gắn nhãn như một kênh chủ đề (topic) cho mỗi hướng từ topic0 đến topic15. Kênh cảm biến tĩnh được gắn nhãn là topic16. Thời gian đo từ 11h45 tới 12h45.
66 Có thể thấy rằng hệ thống có thể đo lường và cung cấp dữ liệu cảm biến ánh sáng từ nhiều hướng. Khi theo dõi dữ liệu, các chủ đề kênh (hay các hướng đo), giá trị Lux và thời gian đo có thể quan sát sự tương quan lẫn nhau bằng cách chọn một điểm dữ liệu trên biểu đồ. Như trong hình 3.19, các hướng cảm biến khác nhau có giá trị khác nhau. Lúc đầu, khi tất cả đèn tắt, tất cả dữ liệu cảm biến đều ở mức thấp (khoảng dưới 150 Lux). Sau đó, sau khi bật tất cả các đèn (dấu thời gian khoảng 11:55 sáng, xem hình 3.19), hệ thống đã ghi lại sự gia tăng mức độ ánh sáng ở tất cả các hướng. Sau đó, vật cản xuất hiện ở một số hướng cảm biến đọc dữ liệu. Kết quả là, có sự suy giảm về về mức độ ánh sáng ở các hướng xuất hiện vật cản (trong khoảng thời gian 12:05 - 12:10 trưa và 12: 25-12: 30 chiều, xem hình 3.19). Trong thử nghiệm này, cảm biến tĩnh (topic16) không bị chặn bất kỳ lúc nào và nó được sử dụng để cung cấp dữ liệu cảm biến tham chiếu.