Tính năng
Module Relay 1 Kênh 5V 10A Âm Kích được sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử công suất cao như đèn, quạt điện và điều hịa khơng khí,...
Được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các hệ thống IoT, nhà thông minh, vườn thông minh,... để điều khiển thiết bị tắt mở một cách dễ dàng và nhanh chóng.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Thơng số kỹ thuật
Mặc định điều khiển: + Bật 0, Tắt 1
- Thay đổi J1, J0 để thay đổi mức điều khiển - Đầu ra:
+ Tiếp điểm relay 220V 10A ( Lưu ý tiếp điểm , không phải điện áp ra) + NC : Thường đóng
+ NO: Thường mở Ký hiệu nguồn:
+ VCC, GND là nguồn chung với điều khiển + VSS+ , VSS- là nguồn của Relay
Nếu muốn cách ly thì sử dụng 2 nguồn riêng
Nếu dùng chung nguồn, cần Jump Chốt 2.54MM để nối VCC -- VSS+ ; GND – VSS -
II.6.3. Khối 3 LED mơ phỏng
Khối gồm 3 đèn LED có 3 màu xanh, trắng và đỏ (nhìn từ trái sang) được nhóm thiết kế mô phỏng hoạt động bật tắt của các Relay.
Hình 47: Khối 3 LED mơ phỏng Thơng số kỹ thuật
Đường kính: 5mm
Dịng tiêu thụ tối đa: 20mA
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Điện áp tham chiếu: Đỏ: 1.8V - 2.2V Xanh Lá: 2.0V – 2.4V Trắng: 3.0-3.2V
II.7. Thiết kế mơ hình thực tế phần cứng nút ấn thơng minhđóng mở cửa cuốn đóng mở cửa cuốn
II.7.1. Khối Relay
Đấu dây 3 Relay
Hình 48: Hàn nối dây 3 Relay Chân VCC của 3 Relay được nối chung Chân VCC của 3 Relay được nối chung
Chân GND của 3 Relay được nối chung Chân VSS+ của 3 Relay được nối chung Chân VSS- của 3 Relay được nối chung
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 49: Hàn đấu dây qua các tiếp điểm thường đóng-mở của Relay
Đấu chung 3 chân Chung của Relay, cụ thể chân chung của 3 Relay ở đây là 3 chân giữa.
Relay ở giữa nối dây vào tiếp điểm NC, NC ở đây là tiếp điểm thường đóng. 2 Relay 2 bên nối dây vào tiếp điểm NO, NO ở đây là tiếp điểm thường mở.
II.7.2. Đấu dây khối 3 LED mô phỏng với các tiếp điểm của khối Relay Relay
3 LED xếp theo thứu tự từ trái qua phải Xanh, Trắng, Đỏ chân âm của 3 LED nối chung với nhau.
Chân dương của LED trắng nối với tiếp điểm thường đóng NC của Relay V2 ( Relay V2 ở giữa)
Chân dương của LED đỏ nối với tiếp điểm thường mở của Relay V3 Chân dương của LED xanh nối với tiếp điểm thường mở của Relay V1
II.7.3. Đấu dây của bộ Relay với Module ESP 8266
Module ESP 8266 Khối Relay
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
GND (Âm nguồn) GND
D1 (Chân tín hiệu điều khiển) EN1 Relay V1 D2 (Chân tín hiệu điều khiển) EN1 Relay V2 D3 (Chân tín hiệu điều khiển) EN1 Relay V3
Bảng 2: Bảng đấu dây Khối Relay với Module ESP 8266
II.7.4. Đấu dây cấp nguồn cho Relay và khối 3 LED mô phỏng
Ta có thể nối chung nguồn điều khiển với nguồn Relay nhưng ở đây ta có 3 Relay nên 3.3V khơng đủ để cấp nên ta bắt buộc phải cấp nguồn riêng cho Relay, ở đây nhóm nối chung nguồn cấp cho Relay với khối LED mô phỏng.
Khối Relay Nguồn cấp bên ngoài 5V - 2A
VSS+ (Dương nguồn) V+ ( Dương nguồn)
VSS- (Âm nguồn) V- ( Âm nguồn )
Bảng 3: Cấp nguồn bên ngoài cho khối Relay Dấu dây từ nguồn bên ngồi qua khối Relay đến khối mơ phỏng Nguồn cấp bên ngồi 5V-
2A
Khối Relay Khối LED mơ phỏng
V- (Âm nguồn) Nối trực tiếp với cực âm V- của 3
LED
NO - Relay V1 V+ LED xanh V+ (Dương nguồn) NC - Relay V2 V+ LED trắng
NO - Relay V3 V+ LED đỏ Bảng 4: Cấp nguồn cho khối LED mơ phỏng
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 50: Hình ảnh thực tế sau khi đã hoàn thành đấu nối dây
II.8. Cài đặt và thiết lập phần mềm cần thiết trên máy tính để nạp chương trình để nạp chương trình
II.8.1. Cài đặt phần mềm Arduino IDE trên máy tính
Để lập trình được cho các board Arduino, hay cụ thể là Module ESP 8266 trong đề tài cần phải có một cơng cụ gọi là Intergrated Development Environment (IDE). Công cụ này được đội ngũ kĩ sư của Arduino phát triển và có thể chạy trên Windows , MAC OS X và Linux.
Bước 1: Truy cập địa chỉ http://arduino.cc/en/Main/Software/... . Đây là nơi lưu trữ cũng như cập nhật các bản IDE của Arduino. Bấm vào Software rồi nhấn vào mục Windows ZIP file hình minh họa bên dưới.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 51: Tải Arduino IDE
Bạn sẽ được chuyển đến một trang mời quyền góp tiền để phát triển phần mềm cho Arduino, tiếp tục bấm JUST DOWNLOAD để bắt đầu tải.
Hình 52: Tiến hành tải Arduino IDE
Bước 2: Sau khi download xong, bấm chuột phải vào file vừa download Arduino -1.8.16-windows và chọn “Extract here” để giải nén.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 53: Giải nén file cài đặt của Arduino IDEBước 3: Copy thư mục vừa giải nén đến nơi lưu trữ. Bước 3: Copy thư mục vừa giải nén đến nơi lưu trữ.
Bước 4: Chạy file Arduino.exe trong thư mục để khởi động Arduino IDE
Hình 54: Giao diện của Arduino IDE Tìm hiểu sơ qua về giao diện Arduino IDE Tìm hiểu sơ qua về giao diện Arduino IDE
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
Hình 55: Tìm hiểu qua về giao diện Arduino IDE Vùng lệnh Vùng lệnh
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
Vùng viết chương trình
Đây là vùng để viết chương trình. Tên chương trình được hiển thị ngay dưới dãy các Icon, ở đây nó tên là “Sketch_nov14a”. Để ý rằng phía sau tên chương trình có một dấu “§”. Điều đó có nghĩa là đoạn chương trình chưa được lưu lại.
Vùng thông báo (debug)
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng. Luôn chú ý tới mục này bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, sẽ không thể upload được code.
II.8.2. Cài đặt drive CH340
CH340 là bộ chuyển đổi TTL (nối tiếp) sang USB và ngược lại. Chip này đã được sử dụng trong một số bo như bo Arduino (không phải Arduino gốc), ESP8266, ... Các bo sử dụng chip CH340, không cần programmer để truy cập bộ xử lý hoặc lập trình.
Nếu kết nối bo mạch với máy tính trước khi cài đặt driver, máy tính sẽ khơng nhận dạng được bo mạch chính xác và sẽ thấy hình ảnh dưới đây trong Device
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Manager.
Hình 57: Hình ảnh khi chưa cài đặt driver CH340 Tiến hành cài đặt driver CH340 Tiến hành cài đặt driver CH340
Bước 1: Tải driver CH340
Tải xuống phiên bản driver mới nhất trực tiếp từ trang web của nhà sản xuất tại đây. http://www.wch.cn/download/CH341SER_ZIP.html
Bước 2: Sau khi tải driver xuống, hãy mở nó ra và nhấp vào Install.
Hình 58: cài đặt driver CH340Sau khi cài đặt thành công, sẽ thấy thông báo này. Sau khi cài đặt thành cơng, sẽ thấy thơng báo này.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 59: Thơng báo đã cài đặt thành công Bước 3: Kiểm tra cài đặt driver trong Device Manager Bước 3: Kiểm tra cài đặt driver trong Device Manager
Nếu driver đã được cài đặt đúng cách và nếu kết nối bo mạch với máy tính, thì có thể thấy tên và số cổng của nó trong phần Port. Ví dụ: bo Arduino trong hình dưới được kết nối với COM7.
Hình 60: Kiểm tra cài đặt driver trong Device ManagerBước 4: Kiểm tra cài đặt driver trong Arduino IDE Bước 4: Kiểm tra cài đặt driver trong Arduino IDE
Mở phần mềm Arduino IDE. Đi tới menu Tool và từ phần Port, chọn cổng thích hợp với số cổng mà bo mạch của bạn được kết nối. Lưu ý rằng số cổng này phải giống với số bạn đã thấy ở bước trước.
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
Hình 61: Kiểm tra cài đặt driver trong Arduino IDE
Đến đây, đã cài đặt thành công driver và từ bây giờ có thể dễ dàng tải đoạn mã đã ghi lên bo mạch.
II.8.3. Cài đặt NodeMCU ESP8266 Wifi trong Arduino IDEBước 1: Khởi động Arduino IDE click vào file trên thanh công cụ chọn Bước 1: Khởi động Arduino IDE click vào file trên thanh công cụ chọn Preferences (Ctrl+Comma)
Hình 62: Thao tác B1 cài đặt NodeMCU ESP8266 Wifi trong Arduino IDEBước 2: Ở đây chúng ta phải chèn một đường Link để Arduino IDE có thể nhận Bước 2: Ở đây chúng ta phải chèn một đường Link để Arduino IDE có thể nhận Board.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Bỏ đường Link vào ô được tô vàng và nhấn OK là xong.
Hình 63: Thao tác B2 cài đặt NodeMCU ESP8266 Wifi trong Arduino IDBước 3: Tiếp theo, ta vào Tools > Board > Boards Manager Bước 3: Tiếp theo, ta vào Tools > Board > Boards Manager
Hình 64: Thao tác B3 cài đặt NodeMCU ESP8266 Wifi trong Arduino IDECửa sổ mở lên ta tìm kiếm bằng từ khóa ESP8266 để tải danh mục của các Cửa sổ mở lên ta tìm kiếm bằng từ khóa ESP8266 để tải danh mục của các Board về Nhấn Install để tiến hành cài đặt.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 65: Tiến hành cài đặt NodeMCU ESP8266
II.9. Sơ đồ thuật tốn và chương trình điều khiển
II.9.1. Sơ đồ thuật tốn
72
ESP 8266 SERVER BLYNK
Lưu trạng thái On/Off Relay được gửi lên từ ESP 8266
APP BLYNK Đọc trạng thái On/Off từ Sever Blynk và hiển thị
Thiết lập chế độ hoạt động đọc bộ nhớ eeprom thiết lập WebServer và port IO
Kết nối
Wifi
Timer kiểm tra kết nối internet
kết nối internet
Thiết lập kết nối Server Blynk
Điều khiển On/Off Relay qua WebSever
Đồng bộ dữ liệu từ Sever Blynk đọc dữ liệu từ Sever
NO
YES
NO
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
II.9.2. Chương trình điều khiển
Tham khảo code theo link kênh youtube bên dưới ( kéo xuống phần mơ tả những video có tên: điều khiển thiết bị bằng Appblynk sử dụng module ESP8266) tìm code nhé: https://www.youtube.com/channel/UCDp5eU-n6aaRcI42_uZz1Qw
II.10. Cài đặt và thiết lập App Blynk trên SmartPhone và tạo giao diện nút ấn thơng minh đóng mở cửa cuốn
II.10.1. Cài đặt App Blynk
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 66: Tải App Blynk cho điện thoại thơng minh
Sau đó tiến hành cài đặt ứng dụng, sau khi cài đặt xong mở App Blynk lên sẽ hiện ra giao diện như hình minh họa bên dưới ở đây bạn có thể tạo tài khoản bằng Gmail hoặc đăng nhập băng Facebook.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 67: Đăng nhập App Blynk
II.10.2. Thiết lập giao diện nút ấn cửa cuốn thông minh
Sau khi đăng nhập một giao diện mới hiện lên ấn vào New project để tạo dự án mới
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Sau đó một giao diện mới nữa hiện ra ta tiến hành đặt tên dự án ở ô Project Name và chọn thiết bị ở ô Choose Device ở đây đang dùng ESP 8266 sau đó nhấn Create
Hình 69: Thiết lập thơng tin dự án
Khi ấn vào Create một thông báo sẽ hiện lên mã xác thực đã được gửi đến Gmail ở đây mình đăng nhập bằng Facebook nên app sẽ gửi mã xác thực qua Gmail của tài khoản Facebook của mình, nếu tạo tài khoản bằng Gmail thì App sẽ gửi mã xác thực vào Gmail đó của bạn.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 70: Thơng báo đã gửi mã xác thực vào gmail
Nhất OK và một giao diện mới hiện ra ta tiến hành thêm nút ấn và thiết lập chúng
Hình 71: Giao diện thiết lập nút ấn
Tiến hành thiết lập các nút ấn trên giao diện App Blynk, ta chọn Button để tạo nút ấn trên giao diện.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 72: Chọn bộ điều khiển
Sau khi chọn Button một nút ấn đã hiện ra trên giao diện ta ấn vào đó để thiết lập
Hình 73: Nút ấn trên giao diện Blynk
Tiếp theo tiến hành cài đặt nút ấn ở đây cần chú ý ô PIN phải đồng bộ với chương trình nạp khi viết code, nếu ta đặt Out Put 0 – 1 thì nút ấn ở trạng thái chưa tác động sẽ là thường mở, còn nếu ta đặt là 1 – 0 thì nút ấn ở trạng thái chưa tác động sẽ là thường đóng.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 74: Cài đặt nút ấn Tiến hành các bước tiếp theo để thiết lập nút ấn Tiến hành các bước tiếp theo để thiết lập nút ấn
BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA MẠNG WIFI
Trong đề tài này mình chọn Virtual và Pin là V1 Lưu ý trong chương trình nạp phải thiết lập chính sác các thơng số nút ấn. vì ở đây là nút ấn nên Mode của nó sẽ là Push.
Cuối cùng ta được một nút ấn như hình bên dưới.
Hình 76: nút ấn trên giao diện App Blynk sau khi đã thiết lập xong
Tiếp tục các bước tương tự cho các nút ấn cịn lại sau đó nhấn vào nút hình tam giác góc phải giao diện ta được giao diện nút ấn như hình bên dưới.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
II.11. Điều khiển cửa cuốn bằng app Blynk thông quaInternet Internet
Đầu tiên chúng ta sẽ kết nối chiếc điện thoại thơng minh với Internet
Hình 78: Kết nối Smart Phone với internet
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 79: Giao diện điều khiển nút ấn thơng minh
Để kết nối chúng ta nhấn vào biểu tượng hình tam giác góc phải màn hình và ta có giao diện kết nối như hình bên dưới và chúng ta có thể điểu khiển đóng mở cửa cuốn.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Kết quả điều kiển cửa cuốn bằng nút ấn thông minh
Hình 80: Thao tác ấn nút xuống cửa cuốn
Khi ấn giữ nút xuống Relay V1 sẽ tác động và đèn xanh ở khối mô phỏng sẽ sáng lên như trên hình 93.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Như đã phân tích ở phần trước, nút dừng của cửa cuốn là nút ấn thường đóng khi ta ấn nút dừng thì Relay V2 sẽ tác động và đèn trắng ở khối mô phỏng sẽ tắt như trên hình 94.
Hình 82: Thao tác ấn nút lên cửa cuốn
Khi ấn giữ nút lên Relay V3 sẽ tác động và đèn đỏ ở khối mô phỏng sẽ sáng lên như trên hình 95.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
II.12. Điều khiển bằng Offline bằng WebSever
Hình 83: Kết nối với mạng Wifi của module ESP 8266 phát ra
Khi mất kết nối mạng thì module ESP 8266 sẽ tự động phát ra wifi sau khoảng thời gian được lập trình. Chúng ta tiến hành kết nối với Wifi bằng mật khẩu đã lập trình.
Hình 84: Kết nối vào Wifi của module
Sau đó chúng ta mở một trình duyệt web lên và nhập địa chỉ đã được thiết lập trong mã lập trình.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 85: Tìm kiếm bằng địa chỉ đã thiết lập trong mã lập trình
Sau đó nhấn tìm kiếm một giao diện điều khiển sẽ hiện lên ta tiến hành nhấn các nút để điều khiển cửa cuốn.
BẰNG SMARTPHONE THƠNG QUA MẠNG WIFI
Hình 86: Giao diện điều khiển bằng WebSeverLink Drive vận hành mơ phỏng đóng mở cửa cuốn : Link Drive vận hành mơ phỏng đóng mở cửa cuốn :
Đóng mở cửa cuốn bằng App Blynk
https://drive.google.com/file/d/1Q44Tv9ltVHCMkYaq9ZEUrD06oakxxeXF/vie w?usp=sharing
Đóng mở cửa cuốn bằng WebServer khi mất Wifi
https://drive.google.com/file/d/1S3o0Sblp922YSdvfKCmrwcDYtvqH8rim/vie w?usp=sharing
KẾT LUẬN
Kết quả đạt được:
Mơ hình cơng tắc thơng minh của nhóm đã có thể dùng để đóng mở các thiết bị từ xa, hay đóng mở bằng WebSever.
Nhược điểm cần khắc phục :
Tính ổn định và bảo mật chưa cao
Mơ hình thiết kế đều là mơ phỏng chưa kiểm nghiệm thực tế các sản phẩm thật như cửa cuốn.
Kiến thức tiếp thu được
Kĩ năng làm việc nhóm