đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung ̣ nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài về thiết kế và các tính toán liên quan đến đề tài.
Chương 4: Thi công hê ̣thống Chương này có thể gồm kết quả thi công phần cứng và những kết quả hiển thị trên màn hình hay giao diện điện thoại. Chương 5: Kết quả_Nhận xét_Đánh giá Chương này đưa ra nhận xét và đánh giá sản phẩm mô hình đã hoàn thành. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu được dựa vào những phương pháp, thuật toán đã kiến nghị ban đầu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC QUẢN LÝ ĐIỆN NĂNG Quản lý và giám sát năng lượng là chìa khóa để tiết kiệm năng lượng trong các tổ chức thương mại, công nghiệp và chính phủ trong những năm gần đây đang phải chịu những áp lưc ̣to lớn về kinh tế và môi trường. Giám sát và quản lý năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên cạn kiệt. Khi tiêu thụ nhiều điện năng, doanh nghiệp cũng như các hô ̣ gia đình sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy cơ tăng giá điện dẫn đến ảnh hưởng tới lợi nhuận của tổ chức, bằng việc quản lý điện năng doanh nghiệp và các hô ̣ gia đình có thể giảm nguy cơ này bằng cách kiểm soát nhu cầu điện năng, tiết kiêm điện trên dây chuyền sản xuất từng bước tăng hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm. Lợi ích của việc giám sát điện năng: - Đối với hộ gia đình: giám sát được chi tiết điện năng từng khu vực mong muốn liên tục 24/24.
Từ đó đưa ra giải pháp sử dụng hợp lí, tiết kiệm điện. - Đối với công ty, nhà máy: Giảm chi phí nhân công nhập liệu hàng tháng, tránh sai sót khi thu thập dữ liệu bằng tay. CÔNG NGHỆ IOT Là mạng lưới vạn vật kết nối Internet viết tắt là IoT là nền tảng công nghê ̣mới của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet.
Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó. Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác. Cisco, nhà cung BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị. Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng 2. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.
Vi điều khiển STM32F103-Chip ARM Cortex-M3 Trong vài năm gần đây, một trong những xu hướng chủ yếu trong các thiết kế với vi điều khiển là sử dụng các chip ARM7 và ARM9 như một vi điều khiển đa dụng. Ngày nay các nhà sản xuất IC đưa ra thị trường hơn 240 dòng vi điều khiển sử dụng lõi ARM. Tập đoàn ST Microelectronic vừa ra cho ra mắt dòng STM32, vi điều khiển đầu tiên dựa trên nền lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hang ARM thiết kế, lõi ARM Cortex-M3 là sự cải tiến của lõi ARM7 truyền thống. [11] Dòng ARM Cortex là một bộ xử lí thế hệ mới đưa ra một kiến trúc chuẩn cho nhu cầu đa dạng về công nghệ.
Không giống như các chip ARM khác, dòng Cortex là một lõi xử lí hoàn thiện, đưa ra một chuẩn CPU và kiến trúc hệ thống chung. Board STM32F103C8T6 Bluebill Hình 2.1: Board STM32F103C8T6 BlueBill BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn và giao tiếp USB. - Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU nếu không sử dụng nguồn từ USB.
- Thạch anh chính 8Mhz.768khz cho các ứng dụng Real Time. - Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader. - Kit ra chân cho vi điều khiển đầy đủ. - Nút Reset ngoài, 1 led hiển thị trên chân PC13 và 1 led báo nguồn.
- Kit có IC ổn áp 3.3V cấp cho vi điều khiển.2: Board STM32F103C8T6 BlueBill với các GPIO Ưu điểm - Giá thành chip rẻ so với các dòng chip khác với cùng số tài nguyên như ARM. Tốc độ xử lý cao, ổn định. - Tiết kiệm năng lượng Số lượng tài nguyên lớn, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Nhược điểm - Nhiều thanh ghi, câu lệnh khá dài, gây khó nhớ cho người dùng, dễ nhầm lẫn.
- Thị trường ARM ở Việt Nam chưa rộng, gây khó trong việc tìm kiếm tài liệu và khó khăn trong việc đặt mua chip, do vậy việc nghiên cứu chưa được sâu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Board Arduino Nano Hình 2.3: Board Arduino Nano Hình 2. Arduino Nano GPIO Arduino có nhiều loại được sử dụng nhiều: Uno, Nano, Mega,.
Trong đó, Arduino Uno được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành rẻ so với Arduino Mega. Còn Arduino Nano thì chức năng tương tự như Uno nhưng có ưu điểm là kích thước nhỏ, giá thành rẻ nhất nên phù hợp sử dụng trong những thiết bị nhỏ, gọn.1: Thông số kĩ thuật Arduino Nano Vi điều khiển ATmega328P (SMD) Điện áp hoạt động 5V Điện áp vào khuyên dùng 7-12V Điện áp giới hạn 6-20V Digital I/O Pin 14 PWM I/O Pin 6 Analog Input Pin 8 Dòng điện trên mỗi I/O Pin 40 mA Dòng điện trên mỗi 5V Pin 500 mA Dòng điện trên mỗi 3,3V Pin 50 mA Flash Memory 32KB (ATmega328P) (2KB được sử dụng bởi bootloader) SRAM 2KB (ATmega328P) EEPROM 1KB (ATmega328P) Tần số 16 MHz Chiều dài 4.3 cm Chiều rộng 1.85 cm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Arduino Nano có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng miniUSB hoặc cấp nguồn ngoài vào chân Vin với điện áp khuyên dùng là 7 – 12 VDC và giới hạn là 6 - 20V. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên sẽ làm hỏng Arduino Nano.
- GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino Nano. Khi dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau. - 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500 mA.
Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50 mA. - Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino Nano, nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. - AREF: có thể đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. - RESET: Để reset vi điều khiển, chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10 KΩ - I /O: Arduino Nano có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu.
Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào /ra tối đa trên mỗi chân là 40 mA. Trong đó có 6 chân hỗ trợ xuất xung PWM (3, 5, 6, 9, 10, 11). Và 8 chân Analog (A0 đến A7) với độ phân giải 10 bit. - Hỗ trợ giao tiếp: giao tiếp Serial (D0_Rx, D1_Tx), giao tiếp SPI (D10_SS, D11_MOSI, D12_MISO, D13_SCK), giao tiếp I2C (SDA, SCL).
Module WiFi ESP 8266 Chip ESP 8266 Chip ESP8266 được phát triển bởi Espressif để cung cấp giải pháp giao tiếp WiFi cho các thiết bị IoT. Điểm đặc biệt của dòng ESP8266 là nó được tích hợp các mạch RF như balun, antenna switches, TX power amplifier và RX filter ngay bên trong chip với kích thước rất nhỏ chỉ 5x5mm nên các board sử dụng ESP8266 không cần kích thước board lớn cũng như không cần nhiều linh kiện xung quanh. Ngoài ra, giá thành của ESP8266 cũng rất thấp đủ để hấp dẫn các nhà phát triển sản phẩm IoT. Hiện tại có khá nhiều module khác nhau cho ESP8266 được sản xuất bởi công ty AI-Thinker.
Đặc điểm khác nhau giữa các module này bao gồm: - Loại anten sử dụng (PCB anten, chip anten hoặc gắn anten ngoài) - Dung lượng của chip Flash SPI trên board BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Kích thước board của module - Có gắn khung nhôm chống nhiễu hay không - Số lượng pin GPIO đưa ra chân kết nối Hiện tại AI-Thinker sản xuất 14 loại module cho ESP từ module ESP-01 đến ESP-14. Ở thị trường Việt Nam thì các module là ESP-01, ESP-07 và ESP-12, ESP NodeMCU khá phổ biến [12].5: ESP – 12 - Sử dụng PCB anten on-board. - Đưa ra 11 chân GPIO, 2 chân TX/RX cho UART, các chân cho SPI, chân RST để reset chip, 1 chân ADC.
- Dung lượng SPI Flash là 4Mbyte - Có thể hàn jumper để căm dây vào các board khác hoặc hàn trực tiếp lên board ứng dụng Thông số kỹ thuật: - IC chính: ESP8266-12E Wifi SoC. - Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin. - GIPO giao tiếp mức 3. - Tích hợp Led báo trạng thái, Flash.
- Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2. Module Lora E32 – TTL – 100 Hình 2.