có khả năng hoạt động lâu dài, bền và tốc độ xử lý, quá trình chờ nhận dữ liệu và xử lý trực tiếp, thực hiện cả 2 công việc nhận dữ liệu từ cơ sở dữ liệu và điều khiển các ngõ ra, vừa có thể giao tiếp hiển thị nên sẽ chọn ESP8266 Node MCU làm khối xử lý trung tâm bộ điều khiển để thuận tiện cho việc lập trình và vẫn có thể đảm bảo các yêu cầu hoạt động của hệ thống.
Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm và giao tiếp qua mạng cho bộ điều khiển:
Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý giao tiếp qua mạng cho bộ điều khiển. khiển.
Kết nối khối xử lý trung tâm bộ điều khiển như sơ đồ gồm:
- Các chân nguồn của khối xử lý trung tâm sẽ đƣợc kết nối với nguồn +3.3V và các chân GND cũng đƣợc kết nối với chân GND của nguồn cung cấp.
- Các chân Digital D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 đƣợc đƣợc kết nối với các ngõ vào IN_1, IN_2, IN_3, IN_4, IN_5, IN_6, IN_7 của khối động lực để điều khiển ngõ ra tải.
Tính tốn và giải thích:
- Khối giao tiếp qua mạng chỉ dùng một module Wifi Node MCU ESP8266 dùng nguồn cung cấp 5VDC khi sử dụng cổng USB hoặc 3.3VDC qua chân Vin.
- Dòng tiêu thụ qua ESP: 70mA (Max 200 mA)
- Công suất cực đại qua ESP khi dùng nguồn cung cấp 3.3VDC dòng tiêu thụ cực đại 200 mA là: 0.66W
- ESP khi dùng nguồn cung cấp 3.3VDC dòng tiêu thụ cực đại 200 mA là: 0.66W.
Khối nguồn:
Một số phương án lựa chọn:
Bộ điều khiển của hệ thống yêu cầu nguồn DC cung cấp với ngõ ra 3.3VDC cho khối xử lý trung tâm, giao tiếp qua mạng và các cảm biến. Với nguồn 3.3V có thể sử dụng một bộ chuyển đổi điện áp, yêu cầu sử dụng nguồn 220V để cấp cho máy bơm và đèn hoạt động. Do đó ƣu tiên sử dụng nguồn tổ ong, có năng suất hoạt động cao, bền, ít nhiễu dạng sóng ngõ ra.
Tính tốn và giải thích:
Thơng qua u cầu sử dụng của các khối trong bộ điều khiển đã đƣợc tính tốn ở trên sẽ tiến hành tính tốn cơng suất và dòng tiêu thụ qua tất cả các khối.
Tính tốn cơng suất cả mạch:
- Khối giao tiếp qua mạng dùng một module ESP8266 NodeMCU có cơng suất tiêu thụ 0.66 W = 660 mW.
- Khối hiển thị sử dụng màn hình OLED SSD1306 có cơng suất tiêu thụ là 49.5 mW .
- Khối động lực sử dụng một van điện từ 12VDC có cơng suất 3.6W và 3 bơm nhu động có cơng suất 3x5W = 15W. Có tổng cơng suất là 18.6W.
Tính tốn dịng tiêu thụ cả mạch:
- Khối giao tiếp qua mạng dùng một module ESP8266 NodeMCU có dịng tiêu thụ cực đại là 200 mA
- Khối động lực bao van điện từ có dịng tiêu thụ là 300mA, 3 bơm nhu động có dịng tiệu thụ là 3x0,42mA = 1,26mA. Tổng dòng tiêu thụ trên khối động lực là 301.26 mA.
Bộ nguồn đƣợc yêu cầu cho cả bộ thu thập dữ liệu theo tính tốn về cơng suất và dịng tiêu thụ:
Tổng cơng suất trên 2 mạch:
∑ = ∑ + ∑ = 660 + 49.5 + 18600 + 2500 + 660 + = 22469 mW ≈ 22.5W Dòng tiêu thụ trên 2 mạch: Mạch điều khiển: ∑ = 200 + 15 + 301.26 ≈ 516 mA Mạch thu thập dữ liệu: ∑ = 500 + 200 ≈ 700 mA ∑ = ∑ + ∑ = 1216 mA
Vậy có thể lựa chọn sử dụng một nguồn cung cấp có áp ở ngõ ra là 12VDC 3A đủ để cung cấp cho toàn mạch điều khiển hoạt động. Vì vậy lựa chọn nguồn tổ ong 12VDC - 3A, qua 1 mạch giảm áp để chuyển đổi thành áp 5VDC cung cấp nguồn cho mạch thu thập dữ liệu và một mạch giảm áp từ 5V – 3.3V để cấp nguồn cho Node MCU; một nguồn riêng 5VDC để cung cấp cho mạch relay hoạt động. Ngồi ra cịn cung cấp nguồn điện xoay chiều 220VAC để cung cấp cho tải AC.
Sơ đồ nguyên lý khối nguồn cho bộ điều khiển: