3.3.2 Mạch nguyên lý khối truyền thông
3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi được cấp nguồn thì hệ thống sẽ hoạt động theo nguyên lý sau:
Các nút giám sát nhận tín hiệu từ cảm biến (ở đây là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22) sau đó gửi giá trị đo được về node truyền thơng qua đường truyền RS485 (Module RS485 thực hiện chuyển đổi “TTL to RS485” và ngược lại). Khung truyền này được thể hiện ở hình dưới.
Start Byte ID Byte Check Byte Temp Byte Humi Byte Stop Byte Các byte trong khung truyền bao gồm:
+ Start Byte: Ta chọn là ký tự “@”. + Check Byte: Ta chọn là ký tự “#”.
+ Dữ liệu gồm có hai byte, một byte là giá trị nhiệt độ, byte thứ hai là giá trị độ ẩm. Mặc dù kết quả trả về từ cảm biến DHT22 gồm cả phần nguyên và phần thập phân của nhiệt độ, độ ẩm nhưng ta chỉ lấy phần nguyên của những giá trị này.
+ Stop Byte : Ta chọn là ký tự “$”.
Từ đó ta thấy các bước thu thập tín hiệu của Module truyền thơng sẽ là:
Bước 1: Chờ tín hiệu nhận được trên đường truyền RS485, nếu tín hiệu
nhận được là “@” thì chuyển sang bước 2.
Bước 2: Lưu các byte nhận được vào mảng dữ liệu, mảng dữ liệu ở đây
gồm có 6 byte như đã nêu ở phía trên.
Bước 3: Kiểm tra tính đúng đắn của khung truyền nhận được, nếu byte thứ
nhất là “@’, byte thứ 3 là “#” và byte thứ 6 là “$” thì khung truyền là đúng. Ta chuyển sang bước 4.
Bước 4: Lấy byte thứ 2 trong mảng vừa nhận được để xác định ID của
Sau khi nhận được dữ liệu từ các module cảm biến thì module truyền thơng gửi dữ liệu lên server thông qua ESP8266.
Ở đây, ta sử dụng ESP8266 để tạo một sever, ESP8266 hỗ trợ tạo server lưu trên bộ nhớ flash lên tới 4MB, với dung lượng của ứng dụng trong bài này thì dung lượng đó hồn tồn đủ. Sau này, ta có thể tiếp tục phát triển hệ thống với nhũng tính năng lưu trữ, thống kê số liệu thì có thể chuyển qua những sever khác. Địa chỉ đường dẫn của server này mặc định là “192.168.4.1”. Khi đã kết nối với wifi ta có thể mở trình duyệt và truy cập đến server theo đường dẫn này hoặc “192.168.4.1/index”. Wifi dùng cho ứng dụng này, ta có thể thiết lập cho bất kỳ một wifi đang khả dụng nào với cú pháp:
WiFi.begin("tenwifi","matkhau");
Tuy nhiên, nếu muốn kiểm tra hoạt động của hệ thống ngay cả khi khơng có mạng wifi và Internet thì ta có thể chọn thêm một cách khác là sử dụng wifi của chính ESP8266. Trong chương trình, ta thiết lập ESP8266 ở chế độ phát wifi với tên wifi là “esp1” và mật khẩu là “12345678” với thao tác như sau:
WiFi.mode(WIFI_AP);
WiFi.softAP("esp1","12345678");
Khi đã thiết lập wifi như vậy, khi kiểm tra hoạt động của hệ thống, ta chỉ cần kết nối với wifi “esp1”và truy cập vào server đã tạo trước đó.
Ở đây, ta đặt đối tượng “sv” mang thuộc tính của server trên ESP8266. Hay có thể hiểu chính là tên của server trên ESP8266:
ESP8266WebServer sv(80);
Ta có dữ liệu từ khối truyền thông lên server như sau:
sv.on("/index",[]{sv.send(200,"text/html",readData("index.html"));}); sv.on("/temp.html",[]{ sv.send(200,"text/html",String(temp));}); sv.on("/humi.html",[]{ sv.send(200,"text/html",String(humi));});
sv.on("/temp2.html",[]{ sv.send(200,"text/html",String(temp2));}); sv.on("/humi2.html",[]{ sv.send(200,"text/html",String(humi2));}); sv.on("/trangthai.html",[]{sv.send(200,"text/html",String(trangthai));});
Ở dòng cuối cùng, ta gửi thêm một biến “trạng thái” để biết được server đã kết nối với cảm biến hay chưa.
Giao diện trên server ngồi chức năng hiển thị thơng số nhiệt độ, độ ẩm thu thập được cịn có thêm chức năng điều khiển xuống module cảm biến. Với cơ cấu chấp hành ở đây là quạt hoặc bộ phận làm lạnh, ta có thể tắt hoặc cho hoạt động với ba cấp độ khác nhau. Trong mơ hình thực nghiệm này, cơ cấu chấp hành chọn là quạt DC với 3 cấp tốc độ được điều khiển bằng cách thay đổi độ rộng xung (PWM). Tín hiệu gửi từ server gửi về tương ứng có các giá trị 0, 1, 2, 3. Các tín hiệu này được gửi chung đến nút truyền thơng một cách liên tục.
3.5. Lưu đồ thuật tốn
3.5.1. Lưu đồ thuật tốn khối cảm biến
Hình 3.6: Lưu đồ thuật tốn khối cảm biến Bắt đầu
Khởi tạo
Đọc tín hiệu cảm biến
Có tín hiệu điều khiển trên đường truyền RS 485
Xử lý lệnh
Tính tốn và điều khiển tốc độ quạt S
Đ
Lưu lệnh cài đặt vào EEPROM
3.5.2. Lưu đồ thuật tốn khối truyền thơng.
Hình 3.7: Lưu đồ thuật tốn khối truyền thơng
3.6. Giao diện website
Sau khi sử dụng phần mềm lập trình với ngơn ngữ html ta có giao diện trên web như sau, Server này được lưu trên ESP8266 như trong phần nguyên lý hoạt động đã trình bày ở phía trên. Ta có thể sử dụng máy tính hoặc điện thoại thơng minh để truy cập vào đường link này để kiểm tra tính đúng đắn của hệ thống.
Bắt đầu
Hiển thị lên LCD
Hiển thị lên Web Có tín hiệu trên đường
truyền RS 485 Khởi tạo
Đ
Hình 3.8: Giao diện server khi truy cập bằng điện thoại
3.7. Kết quả đạt được
3.7.1. Kết quả thiết kế trên phần mềm
Từ sơ đồ nguyên lý, ta sử dụng phần mềm thiết kế để thiết kế mạch in cho các mạch thành phần như sau:
Hình 3.9: Thiết kế mạch module cảm biến
3.7.2. Kết quả thực nghiệm
Dưới đây là một số hình ảnh của thiết bị sau khi thi cơng thử nghiệm
Hình 3.11: Khối truyền thơng
Hình 3.13: Kết nối khối cảm biến và khối truyền thơng
Hình 3.15: Màn hình giám sát nhiệt độ và độ ẩm trên trang web
3.8. Kết luận chương 3
Từ những nghiên cứu ở chương 1 và chương 2, chương 3 của luận văn đã từng bước xây dựng phần thực nghiệm để kiểm chứng tính đúng đắn của hệ thống. Tác giả đã đưa ra sơ đồ thiết kế mạch phần cứng từ đó xây dựng lưu đồ thuật toán và phần mềm điều khiển. Cuối cùng tác giả đã đi chế tạo mạch thực nghiệm và chạy tương thích với phần mềm
Đồng thời, tác giả cũng đã xây dựng giao diện web để hiển thị kết quả thu thập được từ cảm biến để gửi lên. Mặc dù phần cứng, phần giao diện còn đơn giản nhưng cũng đã hoạt động ổn định, đáp ứng được yêu cầu đưa ra của bài toán.
KẾT LUẬN
Qua quá trình tìm hiểu nghiên cứu, em đã hoàn thành luận văn “Nghiên
cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh qua mạng internet”.
Luận văn đã đưa ra các phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm trong thực tế từ đơn giản đến tiên tiến. Từ đó luận văn đã chọn phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua mạng internet, một phương pháp giám sát hiện đại phù hợp với công nghệ 4.0 hiện nay. Sản phẩm của luận văn không chỉ ứng dụng trong việc giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh mà còn ứng dụng giám sát trong nhiều lĩnh vực khác.
Tuy nhiên, luận văn cũng còn một số hạn chế cần khắc phục + Mơ hình thực nghiệm cịn đơn giản, số điểm đo cịn ít. + Giao diện web đơn giản
Trong quá trình học hỏi và làm luận văn em được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Ts.Lê Hùng Linh cùng các thầy (cô) giáo trong khoa Công nghệ Tự động hóa. Tuy nhiên do kiến thức và trình độ cịn hạn hẹp nên trong q trình làm luận văn em khơng khỏi mắc phải những thiếu sót và hạn chế. Vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, nhận xét của các thầy (cơ) giáo cùng toàn thể các bạn để luận văn của em có thể hồn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] - Điều chỉnh tự động Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – NXB khoa học và kỹ thuật – 2004.
[2] - Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh - ĐH Bách khoa Hà Nội – 2000.
[3] – Truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn – NXB Khoa học và kỹ thuật – 2001
Tiếng Anh
[4] Davide Magrin, Marco Centenaro, and Lorenzo Vangelist, Performance
Evaluation of LoRa Networks in a Smart City Scenario, IEEE ICC 2017 SAC
Symposium Internet of Things Track, 21-25 May 2017
[5] Eyuel D. Ayele, Chiel Hakkenberg, Jan Pieter Meijers, Kyle Zhang, Nirvana Meratnia, Paul J.M. Havinga, Performance Analysis of LoRa Radio for an Indoor
IoT Application, 2017 International Conference on Internet of Things for the
Global Community (IoTGC), 10-13 July 2017.
[6] Hugh Jack, Automation Manufacturing Systems with PLCs, 2005.
[7] Tran Quang Vinh, Pham Manh Thang, Phung Manh Duong, “Controlling Communication Network in the Building Automation System,” Journal of Science,Vietnam National University, pp.129-140, Vol.26, 2010