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 4 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 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 lực 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 năng lượng, doanh nghiệp cũng như các hộ g̣ ia đình sẽphải đối măt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy cơ tăng giá năng lượng dẫn đến ảnh hưởng tới lợi nhuận của tổ chức, bằng việc quản lý năng lượng doanh nghiệp và các hộ g̣ ia đình có thể giảm nguy cơ này bằng cách kiểm soát nhu cầu năng lượng, tiết kiệm điện trên dây chuyền sản xuất từng bước tăng hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm. Lợi ích đem lại khi sử dụng hệ ̣thống giám sát và quản lý năng lượng: - Giảm thời gian chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ đo, nhập vào file excell báo cáo mỗi tháng. - Giảm được sai sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay.
- Giám sát được điện năng từng khu vực mong muốn 24/24.2 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.
5 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 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 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.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG 2.1 Giới thiệu module ESP8266 ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, giá thành rẻ và được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems. Phiên bản đầu tiên được phát hành vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng Module ESP 01 do bên thứ 3 là AI-Thinker sản xuất ra. Module này có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện đi kèm. Với giá cả phù hợp cũng như các tính năng vượt trội ESP8266 ngày càng được dùng nhiều trong cuộc sống đặc biệt là các dự án học tập nghiên cứu của sinh viên.
ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều Module lập trình mã mở giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh. Hiện nay, tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266. ❖ Sơ đồ chân của ESP8266 Sơ đồ chi tiết các chân của ESP8266 được làm rõ trong hình 2.1 6 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1: Sơ đồ chân của ESP8266MOD Thông số phần cứng Bộ xử lý lõi ESP8266 tích hợp MCU micro 32-bit công suất thấp Tensilica Xtensa LX106 chạy với tốc độ 80 MHz và 160Mhz.
Bộ nhớ Flash ngoài từ 512KB đến 4MB. Chuẩn Wi-fi IEEE 802. Tích hợp giao thức TCP/IP. Tốc độ truyền UART lên đến 4Mbps.
Hỗ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I2C, PWM, I2S với DMA. Một bộ chuyển đổi ADC có độ chính xác cao 10-bit. Dải nhiệt độ hoạt động rộng: -40C ~ 125C. Có thể dùng tập lệnh AT.
Hỗ trợ phát triển trên cả hai môi trường hệ điều hành Windows và Linux. 7 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các loại Module ESP8266 trên thị trường: Để đơn giản cho người sử dụng ở mọi lứa tuổi, ngành nghề, dự án trên thị trường xuất hiện rất nhiều Module và Board mạch phát triển toàn diện phù hợp với các yêu cầu trên. Một số Module ESP8266 điển hình như: ESP-01, ESP-02, ESP-03, ESP-07, ESP- 12F, … và một số Board mạch phát triển như: NodeMCU, Wemos, … Trong đó, có ba loại được sử dụng nhiều và cũng khá là tốt như ESP-01, ESP-12E Node MCU và Wemos D1 Mini.
Với giá thành hợp lý, có thể đáp ứng nhu cầu các dự án tiên tiến và một điều đặc biệt là các Module và Board mạch trên còn tương thích với Arduino IDE rất tiện lợi cho việc lập trình để phát triển.1: Bảng so sánh thông số ESP-01, ESP-12E Node MCU, Wemos D1 Mini ESP-12E Node Thông số ESP-01 Wemos D1 Mini MCU 4 Số chân GPIO 11 11 (bao gồm TX và RX) Số chân ADC 1 1 1 1MB Bộ nhớ Plash 4MB 4MB (phiên bản nâng cấp) Chú thích các chân Không Có Có USB chuyển đổi Không Có Có Kích thước 24,75 x 14.5mm 48,55 x 25,6mm 34,2 x 25,6mm Sau khi tìm hiểu một số loại Module và Board mạch phát triển nhóm chúng lựa chọn Module ESP8266 được tích hợp trên Board ESP-12E Node MCU. Với các đặc điểm đó là nhiều chân I/O, giá cả hợp lý, rất dễ tìm và mua ngoài thị trường, nạp chương trình điều khiển cho Board dễ dàng thông qua Arduino IDE và cổng COM của máy tính. Tồng quan về Board ESP-12E Node MCU: Dòng điện hoạt động: 10uA~170mA. 8 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ nhớ Flash: 16MB. Tích hợp giao thức TCP/IP. Bộ xử lý: Tensilica L106 32-bit. Tốc độ bộ xử lý: 80~160MHz.
Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc V-in. GPIO giao tiếp mức 3. Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, nút Flash. Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino IDE.
Dưới đây là sơ đồ chân của Board ESP-12E Node MCU: Hình 2.2: Sơ đồ chân của Board ESP-12E Node MCU Đối với những yêu cầu của đề tài “Hệ thống thu thập thông tin và gọi hỗ trợ sản xuất trong xưởng may dùng công nghệ không dây” nhóm chỉ sử dụng chức năng của chân ADC, chân SCL, SDA và các chân GPIO của Board ESP-12E Node MCU. Chức năng chi tiết từng chân của Board ESP-12E Node MCU được làm rõ trong bảng 2-2: 9 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.2: Thông số các chân của Board ESP-12E Node MCU Nhãn GPIO Input Output Chú thích Không hỗ trợ Chế độ Deep-sleep D0 GPIO16 Không ngắt PWM hoặc I2C wakeup Thường được sử dụng như D1 GPIO5 Tốt Tốt SCL (I2C) Thường được sử dụng như D2 GPIO4 Tốt Tốt SDA (I2C) Kết nối với nút Flash, khởi D3 GPIO0 Kéo mức cao Tốt động thất bại nếu ở mức thấp Kết nối với Led trên D4 GPIO2 Kéo mức cao Tốt Board, khởi động thất bại nếu ở mức thấp D5 GPIO14 Tốt Tốt SCLK (SPI) D6 GPIO12 Tốt Tốt MISO (SPI) D7 GPIO13 Tốt Tốt MOSI (SPI) CS (SPI). Khởi động thất D8 GPIO15 Kéo mức thấp Tốt bại nếu kéo mức cao RX GPIO3 Tốt Chân RX Mức cao khi khởi động TX GPIO1 Chân TX Tốt Mức cao khi khởi động Ngõ ra A0 ADC0 Không Analog 2.2 Vi Điều Khiển 10 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Arduino Mega 2560 Pro 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 AVR và ARM như một vi điều khiển đa dụng. AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất sử dụng chip vi điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí. Ngày nay các nhà sản xuất IC của hãng đưa ra thị trường nhiều dòng vi điều khiển đề phù hợp với nhu cầu sử dụng và nghiên cứu như Atmega32, Atmega328, Atmega2560,.với tốc độ xử lý cao và nhiều ưu điểm vượt trội hơn. Arduino mega 2560 pro là một board mạch sử dụng vi điều khiển ATmega 2560- 16AU, được nâng cấp từ các thế hệ arduino trước, cải tiến nhiều về thiết kế, tốc độ xử lý và tích hợp nhiều chân chức năng hơn.
Board Arduino Mega 2560 Pro Hình 2.3: Board Arduino Mega 2560 Pro Thông số kĩ thuật: 11 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn và giao tiếp USB.