Chương 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. Téng quan vé dé tai na. _ Tiểm hiểu ưu nhược điểm va chi phi giữa hai giải pháp công nghé.
Mục tiêu của đề tài. Phạm vi và kết quả mong đợi của đề tài .-iccecccrrrreeceerrrrreererrrre 7 Chương 2. TÌM HIỂU LÝ THUYẾT VA LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ,. Tầm quan trọng của việc quan lý lượng nước tiêu thụ.
Tìm hiểu về công nghệ LoRa. Công nghệ LORa.««ccececeHHHHnHHHHỶg Hà e này 9 2. Phạm vi hoạt động va mức tiêu thụ năng lượng của LoRa. Nguyên lý hoạt động của LORa.
Chế độ hoạt động của Module LoRa. Giao thức và nền tang lập trình. Giao thức Message Queuing Telemetry Transport (MQTT). Chuẩn giao tiếp UARIT.
Nền tảng Thingsboard IoT. Lựa chọn phan cứng. Module ESP32 NodeMCU-32§. LCD OLED SHI16.
Biến trở tinh chỉnh đọc. Comparator MCP547—-LUMS. TCRT5000 - Cảm biến Hồng ngoại Phản xạ. Vi điều khiển STM32L431CBTG6.
PHAN TÍCH VA THIẾT KẾ HỆ THỐNG. Phân tích yêu cầu từ thực tiễn. _ Tổng quan về kết quả của đề tài. Những chức năng cần có.
DGi tượng sử dụng. _ Phạm vi kết quả và tính bảo trì về sau. Kiến trúc tổng quan. Thiết kế mạch.
_ Khối xử lý tín hiệu đồng hồ. _ Khối thu thập và gửi dữ liệu. _ Khối cảm DISD «ăn con. Khối hiển thị.
__ Khối thu phat tín hiệu LoRa.--c---iccecccerrreeeevrrrrreeeerr 34 Chương 4. TRIEN KHAI HIỆN THỰC HE THỐNG. Cấu hình Module LoRa.----cssi+eecsstreevetrrervrtrrrrvrrrrrrrrrrrrerrr 35 ' byco(6n. Flowchart của LoRa DeVICE.
Setup va Dud COde. Hình ảnh của LolRa ÏD€vVIC€. Flowchart của CafeWayy. HH HH HH.
Setup va Dud COde. Hình ảnh của LoRa GateWay. Định dạng gói tin LoRa và quản lý nhiều thiết bị. Định dang gói tin LORa.
Quản lý nhiều thiết bị. Web server — Thingsboard [Š]. Cách setup device cho Thingsboard. Add dashboard và WIdB€(.
Năng lượng tiêu thụ. «cv nh HH nành hưhg 47 4. Kết quả thực tẾ.ecs-eccerreeetrirrtrtrrvrrirvrrirrtrrrrtrirrtrrrrrtrrrrrrrrre 48 Chương 5. DANH GIÁ KẾT QUA VÀ KẾT LUẬN.
Đánh giá kết quả. Một số điềm hạn chế.---::-cc2+++eS+EEE224121221224111222. Hướng phát triển tiếp theo.--es--eceereeeerreeerreretrreerrreerrrrerrre 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình anh minh họa cảm biến lưu 0/120 PPPPRRAA. Đông ho sử dụng cảm biến cơ đọc tín hiệu bằng từ trường.
Đông ho sử dụng cảm biến siêu âm. Gói dữ liệu truyền của UALRT. Quá trình truyền UAT.---::eeceeEt+ie2SSEEEEE22EEE1E2. Quá trình nhận UA NT.
Mô hình của nên tảng Thingsboard ToT.ces--ceecccerrreeecccrrrrcee 15 Hình 2. Các ứng dụng trên ThingsOdFdi. Hình anh minh họa Module ESP32 NodeMICU-—32Ÿ. Các chân và chức năng tuOng UN verses 18 Hình 2.
Ghi chú vé các chức năng.----es--xeeceerreeeeerreeeerrreeeerrrerrerrreree 18 Hình 2. Sơ đô nguyên lý của module E. Hình anh minh họa của LCD OLED SHI] ]06. Nguyên lý hoạt động của LCD OLUED.---cecc<cscsexeeesreeee 20 Hình 2.
Hình ảnh minh họa của BiẾn trỞ. Nguyên lý hoạt động của Biến trở. Hình ảnh minh họa của COIDđTGfOF.«eccce«cceecceeeererkeriereeteterrrkeree 22 Hình 2. Nguyên lý hoạt động của Biến trở.
Hình ảnh minh họa của Cảm biến hông ngoại. Schematic của Cảm biến.ooo-ceeccieeccerreeererreeerrrieerrrrrrrrrrrreree 24 Hình 2. Nguyên lý hoạt động của Cảm biến. Nguyên lý hoạt đỘng CUA S€HSOT .ec«cccecceereerietriekritkritkirrrirerirrrrree 25 Hình 2.
Hình anh minh họa của Module Lolq E32. 3D view của Module LOÏÑG.--e--cces5ceecsreereeeererrrtetrrrtrirrkrrrrrrree 26 Hình 2. Hình ảnh minh họa của TÌM 32.--cc-ceccccsceeeterersersrtereersetsrssrsee 26 Hình 2. Hình ảnh footprint của STM32.
Tổng quan thiết kế của hệ thngg. Sơ đô khối của hệ thống. Schematic của LORA Ï€VÏC€.ecc«cccererekrrtirketrrirttiirrrirtriirtrirrriirrirrrrree 32 Hình 3.4 Schematic của LORA @f€WAY.5 Schematic của sensor trong DeVice .6 Schematic cua LCD trong Device và f€WđV.--«ccc«ccc<cccecceeeceecex 34 Hình 3.7 Kết noi chân giữa ESP32 và module LoÏÑa. Cách kết noi chân giữa USB TTL và Module LoiÑa.
Giao diện phân mém cau hình Loia.-----cc-ececccceriiiieesssevverrrrree 35 Hình 4. Flowchart của Lolq Ì€VIC©. Cầu trúc thư mục của đỀ tài. Thực thi lệnh make Hình 4.
Build thành CÔNG. Thư mục xuất hiện sau khi build thành CÔH. Kết noi chân giữa ST-Link V2 và $TM32. Thực thi lệnh make flash dé /17791841272PPPPTETEE.
Nạp code thành CÔNg. Hình ảnh thực tế của Device (]). Hình ánh thực tế của Device (2) —. Flowchart của LORA Gatewdy.
Cai đặt Platform LO thành CÔng,. Build thành CÔIg. Tiến hành nạp code Cho F2SP32. Code đã được nạp thành CON.
PCB của Gateway .--o«-ccc«ccccseretxrrtkkrttrietkrirtkiirtrirtrriirirriiiirrrree 43 Hình 4. Hình ảnh thực thé của Œaf€Wáyy. Access Token CGN COJJV.------c-ccccccece+eesecccccrvekeeeeeerrrttrtrrrrrrtkrrrrrrrrree 46 Hình 4. Thingsboard xác định được E.
Két Qua Wid get 0n. Hình ảnh thực tế của Device sresecessssssssssssssssssssssssssssssssssssesssssesessessessssssenenesessssseee 48 Hình 4. Màn hình cài đặt CUA Ì€VÏC€. Màn hình chính Của DeviceÏ.
Màn hình chính Của Device _2 .cc«ccSe tEkEkEESkeEkEEEtEEeEskeketrrkrkrsrrsrrrererk 49 Hình 4. Hình ảnh thực thế của af€Wdy_Ï@VÌC€__Ï .e«ccee<cceceeereeereeererreereee 49 Hình 4. Hình ảnh thực thế của Gatewdy _DeViCe_2 .eeece«scceceexvexeeeteereererterreereee 50 Hình 4. Lượng nước sử dung cua Device 1 và 2 được cập nhật lên web server.50 DANH MỤC BANG Bảng 1.
Bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm giữa 2 giải pháp công nghệ. DANH MỤC TU VIET TAT loT : Internet of Things MQTT : Message Queuing Telemetry Transport M2M : Machine-to-Machine UART : Universal Asynchronous Receiver-Transmitter SPI : Serial Peripheral Interface SC : Serial Clock MISO : Master Input Slave Output MOSI : Master Ouput Slave Input SS : Slave Select TÓM TAT Công nghệ Internet of Things (IoT) đã trở nên phổ biến trong cuộc sống của nhiều người. Thiết bị công nghệ được kết nối với nhau thông qua giao thức Internet, cho phép người dùng điều khiển và theo dõi các thiết bị này từ bất cứ đâu. Công nghệ IoT dang được ứng dung trong nhiều lĩnh vực, đáp ứng nhu cầu điều khiển va theo dõi các thiết bị từ xa, đặc biệt là trong việc điều khiển và theo doi lượng nước tiêu thụ.
Nhận thấy nhu cầu này, nhóm đã nghiên cứu, đưa ra ý tưởng và hiện thực hóa đề tài "Xây dựng thiết bị đọc đồng hồ nước cơ băng điện tử". Thiết bị này cung cấp cho người dùng khả năng giám sát và kiểm tra mức nước đã sử dụng bằng cách đăng nhập tài khoản vào trang quản lý, đồng thời cũng giúp nhà phân phối kiểm soát và giám sát toàn bộ người tiêu dùng. Dữ liệu đo được từ đồng hồ sẽ truyền đi thông qua hệ thống mạng LoRa về đến trạm thu nhận đữ liệu luôn được kết nối với mạng Internet. Việc ứng dụng công nghệ IoT vào kiểm soát, điều khiển và theo dõi lượng nước tiêu thụ trở nên tiện lợi và đơn giản hơn, góp phần thúc đây sự phát triển của xã hội hiện đại hơn và nên kinh tê ngày một tiên bộ.
GIỚI THIỆU DE TÀI 1. Tổng quan về đề tải Nền văn minh hiện tại đang ở khoảng thời gian hưng thịnh nhất của thời đại công nghiệp 4.0 và đang từng bước tiến vào thời đại 5.0, trong đó công nghệ đóng vai trò chủ đạo và tối quan trọng trong nhiều lĩnh vực của xã hội hiện tại. Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin nói chung và đặc biệt là công nghệ loT nói riêng đã và đang mang lại nhiều lợi ích lớn lao cho nhân loại. Với IoT, những gì người dùng cần chỉ là duy nhất một thiết bị có khả năng kết nỗi mang dé quản lý, giám sát và điều khiển thiết bị trong nhà, văn phòng, nhà máy.
du đang ở bất kỳ nơi đâu. Tuy sở hữu nhiều mặt tích cực là vậy nhưng hiện nay vẫn còn nhiều tài sản và thiết bị vẫn được sử dụng với chỉ các tính năng rõ ràng của chúng. Như các xe loại xe chạy xăng, đồ gia dụng, đồng hồ điện hay nhân vật chính của đề tài, đồng hồ nước cơ. Việc kiểm tra lượng nước đã được sử dụng của từng đồng hồ nước cơ ở các hộ đăng ký tốn rất nhiều thời gian và nhân lực vì bạn phải đến đó để mở nó ra và xem lượng nước đã sử dụng.
Đồng thời, đồng hồ kỹ thuật sử dụng lâu ngày nhanh chóng bị hư hỏng, gây ra sai số trong phân tích lượng nước tiêu thụ, đem lại không ít bất lợi cho hộ đăng ký sử dụng hoặc công ty cấp nước. Bối cảnh kinh tế lĩnh vực đồng hồ nước ngày nay đã có nhiều thiết bị tiên tiến đáp ứng chức năng đo mức nước đã được sử dụng với độ chính xác cao, sử dụng các nguyên lý như từ trường, cảm biến điện từ, cảm biến siêu âm dé đo lưu lượng dòng chảy. Tuy nhiên, việc triển khai ở Việt Nam có thé nói là bất khả thi về giá thành và thi công, đặc biệt là với các hộ đăng ký và công ty cấp nước. Kèm theo đó là sự bùng nô mạnh mẽ của lĩnh vực IoT cũng như sự phát triển vượt bậc của các module kêt nôi bao g6m module wifi, module LoRa, các mạch có khả năng điều khiển thông dụng từ các hãng như Arduino, Raspberry, truy cập từ xa bằng sóng vô tuyến, sóng hồng ngoại, Google Assistant.
Việc sử dụng nước từ xa rât thuận tiện. Hiểu về các nhu cầu và các vấn đề hiện tại, nhóm đã tiến hành tra cứu, học tập nhằm hiện thực hóa đề tài khóa luận “Xây dựng thiết bị đọc đồng hồ nước cơ bằng điện tử” để thực hiện việc đo đạc, theo dõi, lưu trữ kết quả từ các tín hiệu của cảm biến hồng ngoại nhằm cho việc đọc vòng quay của kim đồng hồ từ đó chuyên hóa thành dit liệu số thông qua MCU tiết kiệm năng lượng và gửi lên server thông qua module LoRa. Thiết bị có thể xử lý được tình trạng thực tại ở Việt Nam cùng với đó là tính khả thi khi được triển khai vào thực tế. Tiém hiểu ưu nhược điểm và chỉ phí giữa hai giải pháp công nghệ Có nhiều loại đồng hồ điện tử tiên tiến ứng dụng các công nghệ như sử dụng các loại cảm biến như cảm biến lưu lượng, cảm biến siêu âm, cảm biến cơ,.
với nhiều mẫu mã, công nghệ, giá thành khác nhau đã được ra mắt và bày bán trên thị trường.3 dưới đây là các ví dụ về những thiết bị có mặt trên thi trường: Hình 1.1 Hình ảnh minh họa cảm biến lưu lượng Hình 1. Đông hồ sử dụng cảm biến cơ đọc tín hiệu bằng từ trường Hình 1. Dong hồ sử dụng cảm biến siêu âm Với hai giải pháp công nghệ khác biệt giữa đồng hồ nước điện tử tiên tiến và thiết bị đọc kim đồng hồ nước cơ bằng điện tử, nhóm đưa ra Bang 1 dưới đây dé so sánh ưu nhược điêm của hai giải pháp. Bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm giữa 2 giải pháp công nghệ Giải pháp Ưu điểm Nhược điểm Dong hồ nước điện | Hiên thị day du các sô liệu cân Tính phô biên của đông hô tử tiên tiễn thiết cho việc giám sát như don | nước điện từ ở Việt Nam vị đo lưu lượng tổng hoặc tức rất thấp.
thời Giá thành và kinh phí lắp Kết quả thu được có độ chính đặt của đồng hồ nước điện xác cao, ít sai lệch. từ cao khiến việc thay thế hàng loạt đồng hồ nước Hạn chế được thời gian, chi phí, điện từ ở Việt Nam là việc nhân lực. bat khả thi.