3.2.3.1. Giới thiệu
Hình 3.6. Cảm biến dòng ACS756 100A
ACS756 thuộc họ IC cảm biến dòng cung cấp các giải pháp kinh tế và chính xác cho việc đo lường dòng điện AC hay DC trong công nghiệp, ô tô, thương mại và các hệ thống thông tin liên lạc. Các ứng dụng điển hình bao gồm điều khiển động cơ điện, phát hiện tải, quản lý nguồn điện và bảo vệ khi có lỗi quá dòng.
Dòng cần đo chạy qua một dây dẫn đồng tạo ra một từ trường và IC Hall sẽ chuyển đổi thành một điện áp tương ứng. Độ chính xác của thiết bị được tối ưu hóa thông qua các tín hiệu từ đầu dò Hall đặt gần nhau.
Điện áp tương ứng được cung cấp bởi IC Hall BiCMOS có độ lệch thấp, đã được lập trình cho độ chính xác tại nhà máy.
Đầu ra của thiết bị có độ dốc dương (> VCC/2) khi một dòng đang tăng chạy qua dây dẫn đồng chính (từ chân 4 đến chân 5 của thiết bị), đó là đường dẫn để lấy mẫu dòng. Điện trở trong của đường dẫn thường là 130 μΩ, cho tổn thất điện năng thấp.
Độ dày của dây dẫn đồng cho phép thiết bị không bị hỏng ở điều kiện quá dòng gấp 5 lần. Tất cả các dây dẫn được mạ với 100% thiếc và không có chì bên trong.[4]
3.2.3.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật ACS756 100A
Cảm nhận dòng ± 100A
Kỹ thuật đo Hiệu ứng Hall
Độ chính xác ± 1%
Độ nhạy 20 mV/A
31
Loại cảm biến Vòng lặp kín
Điện áp cung cấp 3 ÷ 5V
Tần số 120 kHz
Thời gian phản hồi 3 μs
Phân cực Hai chiều
Nhiệt độ hoạt động 20 ÷ 85°C
Điện trở trong 130 μΩ
3.2.3.3. Ký hiệu chân
Hình 3.7. Ký hiệu chân cảm biến dòng ACS756 100A Bảng 3.3. Các chân cảm biến ACS756 100A
Chân số Tên chân Mô tả
1 VCC Cấp nguồn
2 GND Mass
3 VIOUT Tín hiệu đầu ra analog 4 IP+ Cực cho dòng đang được đo 5 IP- Cực cho dòng đang được đo
32
3.2.3.4. Nguyên lý hoạt động
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý cảm biến ACS756 100A To all subcircuits: Đến tất cả các mạch phụ.
Dynamic Offset Cancellation: Hủy bù động. Filter: Bộ lọc.
Gain: Khuếch đại.
Temperrature Coefficient: Hệ số nhiệt độ. Trim Control: Điều khiển xén.
Offset: Phần bù.
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn đồng (chân 4 và chân 5 của thiết bị) nó sẽ phát ra từ trường xung quanh dây dẫn này. Tại đây các đầu dò cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall trên vòng dây hở sẽ cảm nhận được độ mạnh yếu của từ trường do dòng điện chạy qua, sự thay đổi dòng điện làm cho từ trường sinh ra thay đổi. Do đó điện áp sinh ra sẽ thay đổi theo.[2]
33
3.3.Encoder Module KY-040 3.3.1. Giới thiệu 3.3.1. Giới thiệu
Hình 3.9. Encoder Module KY-040
KY-040 trông giống một module biến trở nhưng có ngõ ra dạng xung số. Bằng việc xoay núm vặn, ngõ ra xung của 2 kênh sẽ thay đổi với một độ lệch pha xác định (90 độ) giúp phân biệt được chiều xoay.
Đếm số lượng xung ngõ ra sẽ cho biết vị trí góc xoay, vị trí này là không giới hạn. Đồng thời module cũng cung cấp một nút nhấn.[5]
3.3.2. Thông số kỹ thuật
Encoder Module KY-040 có các đặc tính sau: Ngõ ra 2 kênh dạng xung khi xoay.
Có ngõ ra số on/off như một nút nhấn cơ (chân SW).
Góc xoay không giới hạn, chiều quay có thể được phân biệt theo dạng xung ngõ ra của 2 kênh.
Chân kết nối kiểu hàng rào cắm (5 chân). Điện áp hoạt động 5VDC.[5]
34
3.3.3. Ký hiệu chân
Hình 3.10. Ký hiệu chân của KY-040 Bảng 3.4. Các chân của Encoder Module KY-040
Tên chân Mô tả
CLK Xung A của Encoder DT Xung B của Encoder SW Tín hiệu số của nút nhấn
+ Cấp nguồn 5V
GND Pha C của Encoder/Mass
3.4.Module HC-05 3.4.1. Giới thiệu
Hình 3.11. Module HC-05
HC-05 dùng để thiết lập kết nối serial giữa hai thiết bị bằng sóng Bluetooth. Điểm đặc biệt của module HC-05 là nó có thể hoạt động được ở hai chế độ: Master hoặc Slave. Trong khi đó, module HC-06 chỉ hoạt động ở chế độ Slave.
35 Ở chế độ Slave: Cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, USB Bluetooth để dò tìm module sau đó pair với mã PIN là 1234. Sau khi pair thành công, chúng ta có một cổng serial từ xa hoạt động ở tốc độ truyền 9600.
Ở chế độ Master: Module sẽ tự động dò tìm thiết bị Bluetooth khác và tiến hành pair chủ động mà không cần thiết lập gì từ smartphone hoặc laptop.[6]
3.4.2. Thông số kỹ thuật
Module Bluetooth serial cho Arduino và các vi điều khiển khác. Kích thước module chính: 28 mm × 15 mm × 2.35 mm.
Điện áp hoạt động: 4 ÷ 6V (thông thường +5V). Dòng điện khi hoạt động: 30 mA.
Phạm vi: <100 m.
Làm việc với giao tiếp serial (USART) và tương thích TTL. Theo giao thức chuẩn IEEE 802.15.1.
Sử dụng FHSS.
Có thể hoạt động ở chế độ Master, Slave hay Master/Slave.
Có thể dễ dàng giao tiếp với laptop hay điện thoại thông qua Bluetooh.
Tốc độ truyền được hỗ trợ: 9600, 19200, 38400, 67600, 115200, 230400, 460800.[6]
Các thiết lập mặc định của HC-05: Tên Bluetooth mặc định: “HC-05”. Mật khẩu mặc định: 1234 hoặc 0000. Giao tiếp mặc định: Slave
Chế độ mặc định: Chế độ Dữ liệu.
Tốc độ truyền chế độ Dữ liệu: 9600, 8, N, 1. Tốc độ truyền chế độ Lệnh: 38400, 8, N, 1. Firmware mặc định: LINVOR.[7]
36
3.4.3. Ký hiệu chân
Hình 3.12. Ký hiệu chân của HC-05 Bảng 3.5. Các chân của HC-05
Chân số Tên chân Mô tả
1 Enable/Key
Được dùng để chuyển đổi giữa chế độ Dữ liệu và chế độ Lệnh AT
Theo mặc định, nó ở chế độ Dữ liệu
2 VCC Cấp nguồn +5V cho module
3 GND Mass
4 TX
Truyền dữ liệu serial
Mọi thứ nhận được qua Bluetooth sẽ được đưa ra bởi chân này dưới dạng dữ liệu serial
5 RX
Nhận dữ liệu serial
Mọi dữ liệu serial được đưa tới chân này sẽ được phát qua Bluetooth
6 State
Chân trạng thái được kết nối với LED trên board Được dùng như một tín hiệu feedback để kiểm tra xem Bluetooth có hoạt động bình thường hay không
37 Nháy một lần trong 2 giây: Module đã nhập
chế độ Lệnh
Nháy lặp lại: Đang chờ kết nối ở chế độ Dữ liệu
Nháy hai lần trong 1 giây: Kết nối thành công ở chế độ Dữ liệu
8 Button Được dùng để điều khiển chân Enable/Key để chuyển đổi giữa chế độ Dữ liệu và chế độ Lệnh
3.4.4. Cách sử dụng
Module HC-05 có hai chế độ hoạt động, một là chế độ Dữ liệu mà trong đó ta có thể gửi và nhận dữ liệu từ thiết bị Bluetooth khác, hai là chế độ Lệnh AT nơi mà các thiết lập thiết bị mặc định có thể được thay đổi. Chúng ta có thể hoạt động thiết bị ở một trong hai chế độ bằng cách dùng chân Key như đã giải thích ở trên.
Rất dễ để có thể pair module HC-05 với các vi điều khiển bởi vì nó hoạt động bằng cách sử dụng phương thức cổng serial. Chỉ cần cấp nguồn +5V cho module và kết nối chân RX của module đến TX của vi điều khiển và chân TX của module đến RX của vi điều khiển như hình bên dưới.
Hình 3.13. Kết nối chân HC-05 để sử dụng
Chân Key có thể được nối mass để nhập chế độ Lệnh, nếu không thì nó mặc định sẽ nhập chế độ Dữ liệu. Ngay sau khi module được cấp nguồn thì chúng ta có thể dò tìm thiết bị Bluetooth tên “HC-05” , kết nối với nó với mật khẩu mặc định 123 và bắt đầu giao tiếp.[7]
38
3.5.Module I2C LCD 3.5.1. Giới thiệu
Hình 3.14. Module I2C LCD
Thông thường, để sử dụng màn hình LCD, chúng ta sẽ phải mất rất nhiều chân trên vi điều khiển để điều khiển hiển thị. Do vậy, để đơn giản hóa công việc, người ta đã tạo một loại mạch điều khiển màn hình LCD sử dụng giao tiếp I2C. Nói một cách đơn giản, chúng ta chỉ cần hai dây để có thể điều khiển màn hình, thay vì tám dây như cách thông thường.
3.5.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.6. Thông số kỹ thuật Module I2C LCD
Dải địa chỉ I2C 0x20 tới 0x27 (mặc định 0x27, có thể định địa chỉ)
Điện áp hoạt động 5VDC
Đèn nền Màu trắng
Độ tương phản Có thể điều chỉnh bằng biến trở trên module
Kích thước 80mm × 36mm × 20mm
39
3.5.3. Ký hiệu chân
Hình 3.15. Ký hiệu chân của Module I2C LCD Bảng 3.7. Mô tả chân/điều khiển của Module I2C LCD
Chân số Tên chân Loại Mô tả
1 GND Nguồn Mass
2 VCC Nguồn +5V
3 SDA I/O Dòng Serial Data
4 SCL CLK Dòng Serial Clock A0 A0 Jumper Địa chỉ tự chọn A0 A1 A1 Jumper Địa chỉ tự chọn A1 A2 A2 Jumper Địa chỉ tự chọn A2 Đèn nền Jumper Mở hoặc tắt đèn nền Độ tương phản Pot Điều chỉnh để có thể hiển thị một cách dễ xem 3.5.4. Cách sử dụng
Để sử dụng, đầu tiên chúng ta cần hàn mạch như hình bên dưới. Bởi vì giao tiếp I2C được thiết kế riêng nhằm giúp LCD giao tiếp với board xử lý một cách dễ dàng nên rất dễ kết nối.
40 Hình 3.16. Hàn mạch để kết nối I2C LCD
Hai chân SDA và SCL là hai tín hiệu dùng cho giao tiếp I2C. Và để sử dụng được module này, chúng ta phải có thư viện hỗ trợ cho Arduino. Ta kết nối với vi điều khiển như sau:
Bảng 3.8. Kết nối chân Module I2C LCD với vi điều khiển
Module I2C LCD Arduino Mega 2560
GND GND
VCC 5V
SDA 20
41
3.6.Thyristor BTW69-1200 3.6.1 Giới thiệu
Hình 3.17. Thyristor BTW69-1200
Nằm trong bộ công suất cao TOP3 không cách nhiệt, BTW69-1200 rất thích hợp cho ứng dụng ở những nơi mà chuyển đổi nguồn và tổn hao năng lượng là không cho phép, như là công tắc by-pass, điều khiển cầu chỉnh lưu AC, relay ở trạng thái rắn, nguồn cung cấp không thể bị gián đoạn, các hệ thống hàn công nghiệp, các ứng dụng điều khiển động cơ nhiều tốc độ và hệ thống sạc accu.
Dựa trên công nghệ lắp ghép bấm, BTW69-1200 cho ra một hiệu suất vượt trội trong việc xử lý dòng điện xung và khả năng tản nhiệt khi làm việc.[8]
3.6.2 Thông số kỹ thuật
Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật Thyristor BTW69-1200
Ký hiệu Giá trị Mô tả
IT(RMS) 50 A Dòng tối đa
VRDM/VRRM 1200V Điện áp chặn
42
3.6.3 Ký hiệu chân
Chân/cực của Thyristor BTW69-1200 được thể hiện như hình bên dưới (mặt hướng lên).
43
Chương 4. GIỚI THIỆU MIT APP INVENTOR 2 4.1. Giới thiệu
MIT App Inventor 2 dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).
Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các ứng dụng phần mềm cho hệ điều hành Android (OS). Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, nền tảng cho phép người dùng kéo thả (Drag and Drop) các khối mã (Blocks) để tạo ra các ứng dụng có thể chạy trên thiết bị Android.
Nền tảng App Inventor được đưa ra thông qua yêu cầu vào ngày 12 tháng 7 năm 2010 và được phát hành công khai vào ngày 15 tháng 12 năm 2010. Trong nửa sau của năm 2011, Google công bố mã nguồn, chấm dứt máy chủ và cung cấp tài trợ cho việc thành lập Trung tâm Nghiên cứu Điện thoại Di động MIT. Phiên bản MIT được ra mắt vào tháng 3 năm 2012.
Vào ngày 6 tháng 12 năm 2013, MIT đã phát hành App Inventor 2, đổi tên từ tên gốc “App Inventor Classic”.[9]
App Inventor 2 thực chất là một ứng dụng web, chạy bởi trình duyệt trên máy tính cá nhân. Tuy nhiên, người dùng vẫn phải cài đặt một phần mềm Java mang tên App Inventor2 Extras, có nhiệm vụ điều khiển điện thoại Android (kết nối với máy tính thông qua cổng USB). Nhờ vậy, người dùng có thể nhanh chóng chuyển ứng dụng từ máy tính cá nhân qua điện thoại Android để chạy thử.[10]
44 Hình 4.1. Giao diện làm việc chính của App Inventor 2
4.2.Tính năng và nhược điểm MIT App Inventor 2
Những tính năng có trên MIT App Inventor 2:
Cho phép xây dựng nhanh chóng những thành phần cơ bản (Components) của một ứng dụng Android: Nút bấm, nút lựa chọn, chọn ngày giờ, ảnh, văn bản, thông báo, kéo trượt, trình duyệt web.
Sử dụng nhiều tính năng trên điện thoại: Chụp ảnh, quay phim, chọn ảnh, bật video hoặc audio, thu âm, nhận diện giọng nói, chuyển lời thoại thành văn bản, dịch.
Hỗ trợ xây dựng game bằng các Components: Ball, Canvas, ImageSprite. Cảm biến: Đo gia tốc (AccelerometerSensor), đọc mã vạch, tính giờ, con quay
hồi chuyển (GyroscopeSensor), xác định địa điểm (LocationSensor), NFC, đo tốc độ (Pedometor), đo khoảng cách xa gần với vật thể (ProximitySensor). Kết nối: Danh bạ, email, gọi điện, chia sẻ thông tin qua các ứng dụng mạng xã
hội khác trên thiết bị, nhắn tin, sử dụng twitter qua API, bật ứng dụng khác, Bluetooth, bật trình duyệt.
Lưu trữ: Đọc hoặc lưu tệp txt, csv sử dụng FusiontablesControl, tạo cơ sở dữ liệu đơn giản trên điện thoại hoặc trên đám mây thông quá server tự tạo hoặc Firebase.
45 Và rất nhiều mở rộng do các nhà lập trình hoạt động riêng liên tục thêm vào như mua bán trong ứng dụng, Floating button, báo thức, cảm biến ảnh sáng, kết nối dữ liệu SQLite…
Những nhược điểm chính của App Inventor:
Lập trình viên chưa thể sử dụng mọi tính năng của Android và việc này phụ thuộc vào khi nào mở rộng mới có tính năng.
Vì là website với mục đích giáo dục, MIT App Inventor 2 không hỗ trợ quảng cáo.
Giao diện chưa chuyên nghiệp.
Chuyển mã từ ngôn ngữ Drag and Drop sang Java chưa thực sự dễ dàng.
Do ứng dụng được phát triển trên server của MIT, giới hạn dung lượng của mỗi project chỉ là 5MB.[9]
4.3.Cách sử dụng 4.3.1. Khởi chạy 4.3.1. Khởi chạy
4.3.1.1. Sử dụng Online
Để sử dụng MIT App Inventor 2 phiên bản Online, chúng ta truy cập vào địa chỉ http://ai2.appinventor.mit.edu/. Để viết ứng dụng và lưu trữ các project, cần phải đăng nhập một tài khoản Google.
Sau khi đăng nhập thành công, chấp nhận các điều khoản, cập nhật phiên bản mới thì giao diện của App Inventor 2 hiện ra như hình bên dưới.
46
4.3.1.2. Sử dụng Offline
Trước tiên cần phải tải phần mềm App Inventor 2 về máy tính (lưu ý có hai phiên bản dành cho Windows 64 bit và Windows 32 bit). Sau khi cài đặt xong, chạy chương trình và vào trình duyệt truy cập địa chỉ localhost:8888. Giao diện diện sử dụng của nó không khác so với phiên bản Online.
4.3.2. Tạo project mới
Mỗi ứng dụng chúng ta viết là một project, để bắt đầu thì nhấn nút Start new project hoặc chọn Projects trên menu sau đó chọn Start new project.
Hình 4.3. Tạo project mới trong App Inventor 2 Sau đó đặt tên cho project với ký tự không dấu và số.
Hình 4.4. Đặt tên cho project
Sau khi chọn OK, giao diện làm việc của App Inventor 2 sẽ hiện ra như Hình 4.1.
4.3.3. Các vùng làm việc
MIT App Inventor 2 có bốn vùng làm việc chính: Palette, Viewer, Components và Properties.
47
4.3.3.1. Palette
Palette là vùng chứa đựng các đối tượng dùng để đưa vào dự án như: Nút bấm, hình ảnh, cảm biến, đồng hồ…
Hình 4.5. Vùng làm việc Palette
4.3.3.2. Viewer
Viewer là nơi để kéo thả các đối tượng từ Palatte vào, nó là vùng mô phỏng màn hình điện thoại thực tế sau khi cài đặt ứng dụng, muốn hiển thị như thế nào trên điện thoại thì chỉ cần sắp xếp vào vùng này. Mọi thông tin sẽ được xem trực tiếp ở đây.
48 Hình 4.6. Vùng làm việc Viewer
4.3.3.3. Components
Components là vùng chứa các đối tượng đã được kéo thả từ Palette sang Viewer. Đối tượng sẽ hiện thị trong Components theo dạng danh sách và chúng ta có thể thao tác đổi tên hoặc xóa.